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Die Erfindung bezieht sich auf ein Rückhaltesystem an Verkehrswegen nach Anspruch 1.
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Es ist bekannt, Rückhaltesysteme an Straßen und Autobahnen hauptsächlich als Stahl- und Stahlbetonsysteme auszuführen. In der Praxis häufig angewandte und nach den Richtlinien für passive Schutzeinrichtungen an Straßen (RPS) eingebaute Stahlschutzplanken fungieren als Zugband und die Stahlprofile ermöglichen neben der Nachgiebigkeit der Pfosten ein hohes Energiedissipationspotential während des Aufpralls. Als Pfosten werden in der Regel sogenannte SIGMA 100 Pfosten verwendet, und für die Stahlschutzplanken-Holme sind B-förmige A- oder B-Profile zugelassen.
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Insbesondere sollen derartige Rückhaltesysteme ein hohes Energiedissipationspotential aufweisen und geringe Anprallkräfte verursachen. Ein Durchbrechen der Fahrzeuge soll verhindert werden.
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Aus
DE 197 57 092 A1 ist bekannt geworden, einen Schutzplankenstrang entlang einer Fahrbahn aus endseitig aneinander stoßenden Baumstammabschnitten zu bilden, die von in den Boden neben der Fahrbahn gerammten metallischen Pfosten getragen und mit diesen über Schlupfhülsen sowie Sollbruchschrauben verbunden sind. Die Baumstammabschnitte sind vertikal geteilt und aus zwei durch Schraubenbolzen sowie Muttern miteinander verbundenen Stammhälften miteinander verbunden. Der auf diese Weise gebildete Holm ist in Längsrichtung von einem biegeelastischen Zugelement durchzogen, das als Flachgurt aus textilem Material und/oder aus Kunststoff besteht. Die Stammhälften sind so angeordnet, dass sich das verstärkende Material hochkant erstreckt. Das Zugelement wird wie ein Sandwich behandelt und soll die Längszugfestigkeit des Plankenstrangs erhöhen.
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Holz als Werkstoff hat bezogen auf seine Masse eine außerordentlich hohe Tragfähigkeit und als nachwachsender Rohstoff eine negative CO2-Bilanz, d.h. es wird bei der Bearbeitung weniger CO2 freigesetzt als im Holz selbst gespeichert wird. Nachteilig sind das spröde Versagen und das geringe plastische Verformungsverhalten auf Zug. Ein kritischer Bereich bleibt die Verbindungsstelle zwischen benachbarten Planken bzw. der Plankenstoß. Bei der bekannten Lösung wird vorgeschlagen, die Baumstammabschnitte versetzt zueinander anzuordnen, so dass ein stumpfer Stoßbereich vermieden wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rückhaltesystem an Verkehrswegen mithilfe von aus Holz gefertigten Schutzplanken zu schaffen, das die Anforderung an derartige passive Schutzeinrichtungen erfüllt. Außerdem soll es mit herkömmlichen Stahlschutzplankensystemen weitgehend kompatibel sein.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Rückhaltesystem bestehen die Planken aus Massivholz oder verleimten Holzschichten (Brettschichtholz). Die Planken sind mit mindestens einer Schicht aus biegeelastischem zugfestem Kunststoff verstärkt. Dieser kann entweder außen aufgebracht oder bei aus Schichtholz bestehenden Planken in die Planken integriert sein. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorzugsweise mindestens eine Schicht aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) verwendet.
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Bei der Erfindung bilden die einen Strang ergebenden Planken einen stumpfen Stoß. Dieser weist zwecks Übertragung von Zugkräften eine geeignete Verbindung auf. Hierzu sind erfindungsgemäß metallische Verbindungselemente vorgesehen, die so ausgeführt sind, dass sie bei einem seitlichen Stoß gegen den Plankenstrang nachgeben. Hierzu erfolgt eine Verbiegung der Verbindungselemente (plastische Verformung) oder die Verbindungselemente bilden eine Art Gelenk, das ebenfalls begrenzt nachgibt, wenn ein seitlicher Stoß stattfindet.
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Um ein sprödes Versagen im Bereich der Schutzplankenstöße zu verhindern und gegebenenfalls ein zusätzliches Dissipationspotential zu erzeugen, kommt bei der Erfindung im Bereich der Stoßstellen (Knotenpunkte) zwischen den einzelnen Planken einen verformbarer Stoß zum Einsatz. Der verformbare Stoß reduziert Spannungsspitzen bei einem dynamischen Anprall durch nachgebende Verformung. Eine Überbelastung der Schutzplanken wird verhindert, wobei zugleich eine Zugkraftübertragung sichergestellt ist. Dabei soll die Zugbelastungsgrenze der Verbindung zwischen Verbindungselement und Planke nicht überschritten werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Rückhaltesystem sind die zum Einsatz kommenden Schutzplanken aus Holz durch einen Kunststofffaserverbund verstärkt. Der Holzquerschnitt erzeugt die notwendige Steifigkeit und ermöglicht gleichzeitig eine Verformbarkeit durch Versagen einzelner Bereiche im Bereich des Anpralls. Die Energiedissipation ergibt sich aus einer Kombination aus Holzversagen und Nachgiebigkeit der Pfosten. Die Kunststoffverstärkung stellt die Zugbandwirkung sicher und verhindert den Durchbruch des Fahrzeugs auch bei einzelnem Versagen der Holzquerschnitte. Die Zugkräfte werden über die Länge der Schutzplanke wie bei der bekannten Stahlschutzplanken, über den Anschluss an die Pfosten in den Untergrund eingeleitet. Es können zusätzliche lokale Querverstärkungen im Querschnitt der Planken vorgesehen werden. Diese erhöhen die Schub- und Querzugfestigkeit der faserverstärkten Holzplanke und erhöhen die Verbundwirkung zwischen dem Holzquerschnitt und der Kunststofffaserverstärkung.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist an den Stoßenden der Planken mindestens ein längliches sich parallel zur Längsachse der Planken entsprechendes Element verankert. Die Enden zueinander ausgerichteter Elemente sind durch die Verbindungselemente verbunden. Die länglichen Elemente können zum Beispiel in Bohrungen, die vom Stoßende her vorgesehen werden, in den Planken durch Klebung befestigt sein. Vorzugsweise sind die länglichen Elemente Metallstäbe, insbesondere aus Bewehrungseisen, die in achsparallelen Bohrungen durch Klebung an den Planken befestigt sind.
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Die zueinander ausgerichteten Enden der länglichen Elemente bzw. Metallstäbe müssen so verbunden sein, dass die gewünschte plastische Verformung bei einem seitlichen Anprall erzeugt wird. Hierzu sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Enden zueinander ausgerichteter länglicher Elemente gemeinsam von einer metallischen Hülse oder Muffe umgeben sind, die auf den länglichen Elementen festgeklemmt ist. Die Hülse oder Muffe kann beispielsweise durch Verformung (Crimpen) festgeklemmt sein. Alternativ hierzu können in die Hülse oder Muffe seitlich Schrauben eingeschraubt sein, die klemmend mit dem länglichen Element innerhalb der Hülse zusammenwirken. Um eine wirksame Zugbandwirkung zu entfalten, sowie auch die gewünschte Energiedissipation bei einem seitlichen Anprall im Stoßbereich zu erzielen, sind vorzugsweise zwei vorzugsweise übereinander angeordnete Verbindungen zwischen den Planken vorgesehen, etwa in Form der beschriebenen länglichen Elemente oder metallischen Stäbe, wobei die länglichen Elemente oder die Stäbe eine Schwächung aufweisen können, dass bei einem seitlichen Stoß eine plastische Verformung eintritt, ohne dass die Zugkraftübertragung beeinträchtigt wird.
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Es ist vorzuziehen, dass die Holzplanken an den Stößen satt gegeneinander liegen. Daher sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass nahe der Stoßstelle eine seitliche Ausnehmung in den Planken vorgesehen ist, in welche die Enden der länglichen Elemente bzw. der Metallstäbe hineinstehen. Die Ausnehmungen ermöglichen etwa mit Hilfe der erwähnten Hülse oder Muffe eine Verbindung der länglichen Elemente miteinander. Die Ausnehmungen sind vorzugsweise seitlich und zur Fahrbahn hin gerichtet, sie können theoretisch auch auf der gegenüberliegenden Seite vorgesehen werden. In diesem Falle ist es aber nicht mehr möglich, die Pfosten im Stoßbereich zu befestigen. Nach einer Verbindung der Planken im Stoßbereich mittels der erwähnten Verbindungselemente werden die Ausnehmungen durch eine geeignete Abdeckung verschlossen.
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Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindungselemente nahe der Stoßstelle eine Schwächung aufweisen, die bei einem seitlichen Anprall auf den Plankenstrang gegenüber den übrigen Bereichen der Verbindungselemente bevorzugt plastisch verformt wird. Durch entsprechende Auslegung der Schwächung lässt sich das Ausmaß der plastischen Verformung bei seitlichen Anprallvorgängen verhältnismäßig genau einstellen. Werden die länglichen Elemente zum Beispiel von Metallstäben gebildet, können diese nahe der Stoßstelle durch mindestens eine Ringnut geschwächt sein. Eine Verformung durch Verbiegung der Stäbe findet dann bevorzugt im Nutbereich statt.
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Eine andere Möglichkeit der Verbindung von Holzplanken miteinander im Stoßbereich sieht vor, dass jedes Stoßende der Planken ein Verbindungselement aufweist, von dem ein erster Abschnitt fest mit einem Stoßende verbunden ist und ein zweiter Abschnitt eine Öffnung aufweist, deren Achse quer zur Längsrichtung des Plankenstrangs verläuft. Durch quer zur Längsachse der Planken ausgerichtete Öffnungen beider Verbindungselemente ist ein Verriegelungsbolzen hindurchgeführt. Der erste Abschnitt ist vorzugsweise als Flachteil geformt und mit einer in die Planke eingelegten Kunststoffschicht verklebt, beispielsweise mittels Epoxidharz. Die Kunststoffverstärkungsschicht kann beispielsweise eine Glasfaserschicht sein. Es versteht sich, dass bei dieser Ausführung Schichtholz eingesetzt wird, um das Einlegen der Verstärkungsschicht zu ermöglichen. Das Flachteil kann auch eine Querschnittsschwächung aufweisen, um eine Überbelastung der Klebeverbindung zu verhindern.
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Vorzugsweise weist jedes Verbindungselement mindestens zwei Augen auf, wobei die Augen beider Verbindungselemente verschränkt angeordnet sind. Auch in dem zuletzt erläuterten Fall sind die Holzplanken nahe dem Stoß mit einer Ausnehmung versehen, um eine Verbindung über die Verbindungselemente und den Bolzen herzustellen. Die Verbindungselemente bilden ein Gelenk, das bei einem Stoß eine begrenzte Auslenkung der Stoßenden der Planken zulässt bzw. ermöglicht ohne Überschreiten der maximalen Längszugfestigkeit des Plankenstrangs.
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Ein Schutzbrett an der Oberseite des Plankenstrangs dient u.a. dem Wetterschutz. Das Schutzbrett weist zur Seite hin ein Gefälle auf, das ein Ansammeln von Wasser verhindert.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt schematisch in Seitenansicht einen Schutzplankenstrang im Bereich des Stoßes nach einer Ausführungsform nach der Erfindung.
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2 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach 1 entlang der Linie 2-2.
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3 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach 1 entlang der Linie 3-3.
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4 zeigt die Draufsicht auf den Schutzplankenstrang nach 1.
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5 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach 4 entlang der Linie 5-5.
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6 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform eines Schutzplankenstrangs nach der Erfindung.
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7 zeigt einen Schnitt durch den Schutzplankenstrang nach 6.
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8 zeigt die Draufsicht auf den Schutzplankenstrang nach 6 unter Weglassung des Verlustbretts.
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9 zeigt einen Längsschnitt durch ein Verbindungselement nach 6.
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In 1 sind zwei Holzplanken 10, 12 bei 14 stumpf gegeneinander gesetzt. Der Querschnitt der Holzplanken 10, 12 ist rechteckig, wobei der längliche rechte Querschnitt aufrecht steht, wie dies in 3 zu erkennen ist. Aus 3 ergibt sich, dass die Planken aus Brettschichtholz blockverklebt sein können. Die Holzschichten können auch horizontal verlaufen. Es ist jedoch auch möglich, die Planken 10, 12 aus Massivholz zu fertigen. Eine Reihe derartiger Planken bildet einen Plankenstrang, der entlang einer Fahrbahn als Rückhaltesystem dient. Wie sich aus den 4 und 5 ergibt, sind die Planken 10, 12 im Bereich des Stoßes mit einem Pfosten 16 verbunden, der im Querschnitt annähernd W-förmig ausgebildet ist. Mittels Verschraubung ist der Pfosten mit einem B-Profil-Stahlteil 18 verbunden, der mit den Stoßenden der Planken 10, 12 seitlich verschraubt ist. Eine derartige Befestigung ist an sich bekannt. Der Pfosten 16 wird im Untergrund verankert, beispielsweise durch einen Betonfuß oder durch ein ausreichendes Eintreiben in das Erdreich.
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Wie sich aus 2 ergibt, hat die Planke 12 nahe dem Stoßende zwei übereinanderliegende annähernde parallele Ausnehmungen 20, 22. Die Planke 10 hat entsprechende Ausnehmungen, die zu den Ausnehmungen 20, 22 ausgerichtet sind. Sie öffnen sich zur Fahrbahnseite hin in einen, beide überdeckenden Ausnehmungsbereich 24, der in 1 durch den Kasten 26 angedeutet ist.
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Von den Ausnehmungen 20, 22 ausgehend sind in die Enden der Planken 10, 12 parallel zur Längsachse Bohrungen hergestellt mit zum Beispiel einem Lochdurchmesser von 33 oder 34 mm. In die Bohrungen sind Bewehrungsstäbe 30 eingeführt, wie sie etwa aus dem Betonbau bekannt sind. Die Bewehrungsstäbe haben zum Beispiel einen Durchmesser von 28 mm. Die Bewehrungsstäbe werden in den Bohrungen durch Verklebung befestigt. Die Bewehrungsstäbe 30 reichen bis zum Stoßende, liegen somit innerhalb der Ausnehmungen 20, 22 frei. Die Bewehrungsstäbe sind mit zwei axial beabstandeten Ringnuten 32 versehen, die eine Schwächung der Bewehrungsstäbe bewirken sollen. Die eine Ringnut liegt noch in der Bohrung während die andere innerhalb der Ausnehmung 20 bzw. 22 sich befindet.
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Die in den Ausnehmungen 20, 22 befindlichen Enden der Stäbe 30 sind von einer Muffe 36 umgeben. Die Muffe ist auf die Stäbe 30 aufgeklemmt, beispielsweise durch eine Verformung (Crimpen) oder mit Hilfe von nicht gezeigten Schrauben, die seitlich in die Muffe 36 eingeschraubt sind und mit den Stäben zusammenwirken, damit über die Stäbe benachbarter Planken 10, 12 eine Zugkraft übertragen werden kann.
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Die zur Fahrbahn hinweisende Ausnehmung 26 des Plankenstrangs wird in geeigneter Weise verschlossen.
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Die Planken 10, 12 sind seitlich mit einem Glasfasergelege 40 verstärkt. Zusammen mit dem Kunststofffaserverbund wird ein Holzquerschnitt erzeugt, der die notwendige Steifigkeit und gleichzeitig Verformbarkeit durch Versagen im Bereich eines Anpralls bereitstellt. Die Energiedissipation bei einem Anprall erfolgt durch Kombination aus Holzversagen und Nachgiebigkeit der Pfosten 16. Die Kunstfaserverstärkung stellt die Zugbandwirkung sicher und verhindert den Durchbruch eines Fahrzeugs bei einem Versagen des Holzquerschnitts. Die Zugkräfte werden über den gesamten Strang übertragen, auch im Bereich der Stoßstelle 14, wofür die beschriebene metallische Verbindung Sorge trägt. Bei einem seitlichen Stoß erfolgt eine plastische Verformung durch die gezeigten Verbindungselemente (Verbiegung), insbesondere der Stäbe 30, wodurch der Plankenstrang in diesem Bereich um ein gewisses Maß nachgibt, um die Anprallwucht eines Fahrzeugs zu dämpfen.
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In den 6 und 7 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es sind wiederum Holzplanken 50, 52 vorgesehen von einem Querschnitt, wie er in 8 zu erkennen ist. Die Planken 50, 52 stoßen, wie insbesondere in 7 zu erkennen, stumpf bei 54 aneinander. Auf der Oberseite befindet sich ein sogenanntes Verlustbrett. Die Besonderheit bei den Planken 50, 52 ist die, dass eine nähernd mittig eine Schicht aus glasfaserverstärktem Kunststoff angeordnet ist. Die Schicht ist mit 56 bezeichnet. Daher bestehen die Planken 50, 52 aus mindestens zwei Brettern.
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Wie insbesondere aus 7 zu erkennen, sind die Planken 50, 52 im Bereich des Stoßes 54 mit sich vertikal erstreckenden Ausnehmungen 58, 60 versehen. Die Ausnehmungen 58, 60 dienen zur Aufnahme von Verbindungselementen 62, 64, wobei eines im Querschnitt in 9 dargestellt ist. Das Verbindungselement 62 hat einen flachen Abschnitt 64 und zwei beabstandete Augen 66 (siehe 6). Das Verbindungselement 64 hat drei beabstandete Augen 68. Die Augen 66, 68 greifen ineinander. Ihre Öffnungen sind dabei zueinander ausgerichtet, so dass ein Verriegelungsbolzen 70 durchgeführt werden kann. Die Ausrichtung der einzelnen Augen 66, 68 vertikal übereinander ist in 7 angedeutet.
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Der flache Abschnitt 64 wird in geeigneter Weise mit der GFK-Schicht 56 verklebt, beispielsweise mit Epoxidharz. Auf diese Weise ist eine zugfeste Verbindung zwischen aneinanderstoßenden Planken 50, 52 erzielt. Die Verbindungselemente 62 und der Verriegelungsbolzen 70 sind so ausgeführt, dass bei einem seitlichen Stoß ein begrenztes seitliches Ausweichen durch die Gelenkwirkung der Verbindung erfolgen kann, ohne dass das Fahrzeug durchbricht. Gleichwohl ist die Anprallkraft reduziert. Wie im oben beschriebenen Fall soll auch bei dieser Verbindungsart durch Nachgeben eine Überlastung der Verbindung der Planken im Stoßbereich vermieden werden. Ein Durchbrechen eines Fahrzeugs bei einem Aufprall durch Aufheben der Zugbandwirkung soll nicht stattfinden.
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Es versteht sich, dass nach dem Zusammenfügen benachbarter Planken 50, 52 die Ausnehmungen 58, 60 verschlossen werden.
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Die Befestigung der Planken 50, 52 mit Pfosten ist nicht dargestellt. Sie kann wie bei der Ausführungsform nach den 1 bis 5 hergestellt werden.
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Auf der Oberseite des Plankenstrangs ist ein Schutzbrett 80 angebracht (6 und 8), das an der Oberseite zur Seite hin ein Gefälle aufweist. Es dient als konstruktiver Holzschutz.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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