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Die Erfindung betrifft ein Bewehrungssystem für den Betonausbau der Innenschale eines Tunnelgebäudes gemäß den Merkmalen des Anspruches 1.
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Bei bergmännisch aufgefahrenen Tunneln führt die Spritzbetonbauweise (Neue Österreichische Tunnelbauweise NÖT) in der Regel zu einer zweischaligen Bauweise mit einer Außenschale aus Spritzbeton und einer Innenschale aus Ortbeton.
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Hierbei wird der Spritzbeton zur vorläufigen Sicherung des Gebirges in der Regel unmittelbar nach dem Ausbruch aufgebracht. Zusätzlich kann die Sicherung mit Stahlbögen, Ankern und Bewehrungsmatten erforderlich sein.
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Die anschließend eingebrachte Innenschale aus Ortbeton dient im Folgenden dem dauerhaften Ausbau des Tunnels und wird in der Regel auf Tunnelschalwagen betoniert. Diese Schale weist hierbei Dicken von 30 cm bis 60 cm auf, kann aber auch deutlich dicker ausgeführt werden. Die Abschnittslängen, in denen die Innenschale betoniert wird, betragen in den meisten Fällen etwa 8 m bis 12,5 m. Die Innenschale kann bewehrt oder unbewehrt ausgebildet sein.
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Die vorliegende Erfindung betrifft den Ausbau von Tunnelbauten, bei denen die Innenschale bewehrt ausgebildet ist.
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Zwischen Außen- und Innenschale eines Tunnelgebäudes wird häufig eine Dichtungsfolie (KDB) verbaut, die die Innenschale vor möglichen aggressiven Bergwässern wie auch den Innenraum vorm Eintritt von Bergwassern schützt. Um diese Dichtungsfolie zwischen Außen- und Innenschale nicht zu beschädigen, darf die Gewölbebewehrung der Innenschale in der Regel nicht an der Außenschale fixiert werden. Dies macht selbsttragende Gewölbebewehrungen erforderlich, bestehend aus äußeren und inneren Betonstahlmatten und Stabstahlzulagen mit dazwischen liegenden Tragbögen.
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Für den Einbau der Gewölbe-Bewehrung der Innenschale wird ein Bewehrungswagen als Gerüstwagen eingesetzt. Die Gewölbebewehrung steht hierbei auf der vorbetonierten Sohle, die zuvor erstellt wurde. Eine aktuell eingesetzte Gewölbebewehrung besteht hierbei aus einer äußeren Lage Bewehrungsmatten, den Tragbögen, einer inneren Lage Bewehrungsmatten sowie Abstandhaltern. Diese Konstruktion wird in der Regel fest verrödelt, also mittels Draht so zusammengebunden, dass ein fest verbundenes Tragwerk aus Matten und Stäben entsteht.
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Hierfür werden mit Unterstützung des Bewehrungswagens erst Bewehrungsmatten zur Erstellung einer äußeren, bergseitigen Bewehrungslage montiert, wobei erst in Ringrichtung Bewehrungsmatten unter Unterstützung von am Bewehrungswagen angeordneten Spriessen und im zweiten Schritt Bewehrungsmatten in Längsrichtung montiert werden. Es werden dann die Tragbögen ebenfalls mit Unterstützung der Bewehrungswagen vor diese äußere, bergseitige Lage der Bewehrung gestellt, sodass diese Elemente durch die Tragbögen bergseitig gehalten werden.
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Zwischen dieser äußeren Lage der Bewehrung und der Außenschale beziehungsweise einer auf der Außenschale angeordneten Abdichtung sind Abstandhalter angeordnet, um die notwendige Mindestbetondeckung der verbauten Stahlbetonbauteile von bspw. etwa 6 cm zu gewährleisten. In diese Abstandhalter eingesetzt sind in der Regel etwa U-förmige Eisenbügel, die beispielsweise einen Querschnitt 10 mm aufweisen. Diese Eisenbügel werden an ihren freien Enden so abgewinkelt, dass ein angestrebter Abstand zwischen der Außenlage der bergseitig angeordneten Bewehrung und der Außenschale selbst durch ein Zusammenwirken aus Abstandhalter und diesem U-förmigen Eisenbügel eingestellt werden können.
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Zur Innenseite der Innenschale hin wird nun eine innere Lage von Bewehrungsmatten an den gesetzten Tragbögen angeordnet. Der Abstand zwischen der Außen- und Innenlage der Bewehrung wird somit durch die gestellten Tragbögen bestimmt, die zwischen diesen Lagen angeordnet sind. Auch hier wird wie bereits bei der Außenlage in der Regel erst die Ringrichtung mit Bewehrungsmatten versehen, um dann als abschließenden Schritt die Bewehrungsmatten in Längsrichtung anzuordnen. Abschließend angebrachte Abstandhalter weisen dann an der außenliegenden Innenlage hin zur Schalung der Innenschale, die vor dem Betonieren mit einem Schalwagen an die selbsttragende Bewehrung herangefahren wird. Diese zur Schalung weisenden Abstandhalter stellen die notwendige Mindestbetondeckung der verbauten Stahlbetonbauteile wie bereits zuvor beschrieben sicher.
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Blockweise wird so die durch Tragbögen stabilisierte selbsttragende Konstruktion aufgebaut, d.h. die Bewehrung trägt sich selbst und stützt sich in den Ulmen bzw. den Seitenwänden des Tunnels gegen die Gebirgswandung ab. Eine zusätzliche Unterstützung im Firstbereich ist daher nicht erforderlich.
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Die Bewehrungsarbeiten müssen im Tunnel so zügig laufen, dass immer ein ausreichender Vorlauf vor den Betonarbeiten besteht.
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Diese Montagefolge weist allerdings einige Nachteile auf. Zum einen handelt es sich bei den zu verbauenden Tragbögen um vorzufertigende Bauteile, die ein selbstragendes Standvermögen aufweisen müssen. Dies bedingt einen Querschnitt, der diese Standfähigkeit ermöglicht, in der beispielhaften Darstellung der 1 bspw. einen etwa U-förmigen Querschnitt. Es handelt sich somit um das im aktuell verwendeten Bewehrungssystem aufwendigste Bauteil mit einem hohen Materialgewicht, was sich entsprechend in den Kosten für die zu erstellende Bewehrung negativ niederschlägt.
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Des Weiteren ist nachteilig, dass die beschriebene Montagefolge eine handwerkliche Übung und Geschicklichkeit der vor Ort wirkenden Arbeitskräfte voraussetzt, die sich wiederum in höheren Kosten niederschlägt. Im Umkehrschluss kann es im negativsten Fall durch Arbeitskräfte mit mangelhafter handwerklicher Übung und Geschicklichkeit auch zu mangelhaft ausgeführten Bewehrungsaufbauten kommen. Zudem ist auch der Zeitfaktor dieser Montagefolge hoch, was sich negativ auf den Baufortschritt auswirkt.
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Insbesondere ist nachteilig, daß diese Grundkonstruktion nur bedingt maßhaltig eingebaut werden kann. Nach dem Stellen der Tragbögen und dem Anbringen der Bewehrungsmatten innenseitig kommt es in der Regel zu einem zumindest geringfügigen Absacken der Bewehrungskonstruktion sobald diese vom Bewehrungswagen freigegeben wird. Ein angestrebter definierter Einbau der Bewehrung für die Innenschale ist so nur bedingt möglich.
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Die
AT 362 739 B offenbart ein Bogensegment für einen Ausbaubogen von untertägigen Tunneln oder Strecken, welches einen Gitterträgerabschnitt und einen endseitig mit dem Gitterträgerabschnitt verbundenen Gleitprofilabschnitt aufweist. Diese Bogensegmente sollen zu in sich geschlossenen Ausbaurahmen verbunden werden.
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Durch die
DE 1 237 160 A zählt eine Stoßverbindung zwischen Fachwerkträgern zum Stand der Technik, die als Bewehrung einer Tunnelauskleidung aus Beton dienen. Die Fachwerkträger sind Gitterträgerabschnitte und aus Rundeisen hergestellt. An den Enden der Fachwerkträger sind zwischen dem Obergurt und dem Untergurt Profilabschnitte durch Schweißen befestigt und miteinander durch ein Laschenpaar sowie Schrauben und/oder Keile zugfest verbunden.
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Ein nachgiebiger Verbundausbau ist durch die
DE 39 27 446 C1 bekannt. Zum Verbundausbau gehören eine Spritzbetonschicht auf der Wand des den Tunnel bzw. die Strecke umgebenden Gebirges sowie eine Mehrzahl von in Längsrichtung des Untertageraumes angeordneten Ausbaurahmen aus nach Maßgabe der Gebirgskonvergenz einschubnachgiebig verbundenen Ausbausegmenten und eine Betonhinterfüllung zwischen der Spritzbetonschicht und den Ausbaurahmen. Die Ausbausegmente sind durch Schellen oder ähnliche Verbindungsmittel verbunden. Die Betonhinterfüllung erstreckt sich gegebenenfalls mit Verzugsmatten längs des Untertagesraumes. Zwischen benachbarten Ausbaurahmen befinden sich Verbolzungselemente, die als Quetschelemente ausgeführt sind, die unter dem Einfluss des Gebirgsdrucks zumindest in ihrer Querrichtung zusammenquetschbar sind.
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Aus der Veröffentlichung
DE 20 2006 003 288 U1 ist ein Tragbogen zur Stabilisierung des Spritzbetonausbaus eines Tunnels bekannt, der aus mehreren Stahlgurten besteht, die durch Verstrebungen miteinander verbunden sind, wobei die Verstrebungen aus gebogenen Stahlteilen einer oder mehrerer unterschiedlicher Formen gebildet sind, die mit den Gurten durch Schweißverbindungen verbunden sind, wobei die Form offen ist, also kein geschlossener Kurvenzug, und mindestens drei gerade Teilbereiche aufweist, die an ihrer Verbindungsstelle in einem Biegeradius mit einem Winkel zwischen ungefähr 45° bis 135° ineinander übergehen. Hierdurch soll der Tragbogen günstiger herzustellen sein und gleichzeitig besser an die Tunnelwandung angepasst werden können.
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Vor diesem Hintergrund ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines Bewehrungssystems für den Betonausbau der Innenschale eines Tunnelgebäudes, welches eine preiswertere und konstruktiv vereinfachte Alternative zu bekannten Tragbogen-Systemen darstellt. Der Einbau des Bewehrungssystems insgesamt soll hierbei maßhaltig und dokumentierbar erfolgen, wobei gleichzeitig die Arbeiten vor Ort erleichtert und Einbaufehler reduziert werden.
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Erreicht wird dies nach der Erfindung durch das Bewehrungssystem für den Betonausbau der Innenschale eines Tunnelgebäudes gemäß Anspruch 1.
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Die weiteren Unteransprüche 2 bis 13 haben vorteilhafte Weiterbildungen und Bauformen der Erfindung zum Gegenstand.
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Die Unteransprüche 14 bis 18 betreffen eine Spannstützvorrichtung für ein Bewehrungssystems, die beim Einbau des Bewehrungssystems der Ansprüche 1 bis 13 verwendet werden kann.
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Die erfinderische Grundidee liegt hierbei in der Verbindung eines baulich vereinfachten Spannbogens oder Spannrings mit einem Spannstützkörper und Abstandhalterelementen, die diesen Spannbogen oder -ring durch den Spannstützkörper mit Abstandhalter an der Außenschale der Tunnelwandung abstützen und ausrichten. Das erfinderische Bewehrungssystem unterscheidet sich hierbei grundlegend vom bisherigen Ansatz durch die konstruktiv bedingt veränderte Montagefolge, was Auswirkungen auch auf den Arbeitsprozeß und den Materialaufwand mit sich bringt.
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Im Gegensatz zur Anordnung der selbsttragenden Tragbögen zwischen der äußeren und inneren Bewehrungslage im beschriebenen momentan vorherschenden System sieht das erfinderische Bewehrungssystem vor, als ersten Montageschritt den Spannbogen oder -ring zu stellen, wofür dieser am Bewehrungswagen geführt durch die Platzierung der Abstandhalter mit Spannstützkörpern selbsttragend an der Außenschale verspannt wird. Die parallel so nebeneinander angeordneten Spannbögen oder -ringe bilden somit den Unterbau für die erste Aussenlage der Bewehrungsmatten, die bspw. erst in Ringrichtung dann in Längsrichtung auf dieser Unterkonstruktion der Spannbögen oder -ringe befestigt werden.
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Im Unterschied zur bekannten Anordnung werden dann Abstandhalter an dieser Außenlage angeordnet, die wiederum den Abstand zur Innenlage der Bewehrungsmatten einstellen. Ein Tragbogen im Sinne des Standes der Technik zwischen der Außen- und Innenlage entfällt somit vollständig, was zu einem erheblichen Maß an Einsparungspotentialen führt. Gleichzeitig ist aber auch das Montieren der äußeren und inneren Bewehrungslage nach dem Stellen der Spannbögen oder -ringe stark vereinfacht gegenüber der Montagefolge des bekannten Bewehrungssystems, was zu den angestrebten Vereinfachungen der Montage und so im Ergebnis zu einer Reduzierung des Risikos von Einbaufehlern insbesondere durch unerfahrene Arbeitskräfte führt.
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Diese vereinfachten Spannbögen oder -ringe können hierbei in einer vorteilhaften Bauform als Rundeisen in Form von Bogensegmenten ausgebildet sein, die vor Ort zu einem Ausbaubogen der erforderlichen Größe abhängig vom Tunnelquerschnitt verbunden und mittels der erfindungsgemäßen Spannstützkörper und Abstandhalterelemente an der Außenschale der Tunnelwandung angeordnet werden.
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Grundsätzlich ist aber der Querschnitt der vereinfachten Bogenelemente in verschiedenen Bauformen zweckmäßig, da es erfindungsgemäß in erster Linie darum geht, dass diese Bogenelemente konstruktiv einfach ausgebildet und somit als kostengünstiges Bauelement eingesetzt werden können im Gegensatz zu den kostenintensiven selbsttragenden Tragbögen. Daher liegt der Schwerpunkt in der Frage der stabilen Abstützung der vereinfachten Bogenelemente an der Außenschale der Tunnelwandung als Unterbau für die Bewehrung.
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Beispielhafte Bauformen sehen zwei oder vier Bogensegmente vor, die an jeweils einem freien Ende miteinander verschweißt, in Überlappungsbereichen durch Seilklemmen verbunden oder in eine Verbindungshülse eingeschoben und hier beispielsweise durch Schrauben gesichert werden und so zu einem Tragbogen verbunden werden, der in seiner Länge und Form dem zu armierenden Querschnitt des Tunnelgebäudes entsprechend ausgebildet ist. Auch eine Kombination verschiedener der vorgenannten Verbindungsmittel können je nach Anwendung zweckdienlich sein.
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Eine wesentliche Verbesserung gegenüber den bekannten Bewehrungssystemen ist hierbei, dass die Spannbögen oder Ringe nicht nur durch die Spannstützkörper gehalten und positioniert werden sondern zudem durch ein Abschließendes Aufweiten zusätzlich verspannt werden, wodurch eine hohe Festigkeit des Einbaus wie auch Maßhaltigkeit erreicht werden kann trotz des vorteilhaft einfachen Aufbaus dieser Grundstruktur.
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Eine mögliche Bauform sieht vor, einen der Einbringung einer Nachspannung dienenden Überlappungsabschnitt zwischen zumindest zwei der Bogensegmente im Spannbogen oder - ring anzuordnen, der es nach dem Einbau des Spannbogens bzw. -rings und einer Freigabe durch die Stützelemente des Bewehrungswagens ermöglicht, auf einen möglichen Spannungsverlust bzw. eine geringfügige Absenkung im Firstbereich zu reagieren. Hierfür wird der Spannbogen oder -ring im Überlappungsbereich zweier Bogensegmente beispielsweise durch Winkelhaken an den freien Enden benachbarter Bogensegmente zusammengehalten, an denen eine Spannvorrichtung angreift. Diese Winkelhaken können von den freien Enden selbst gebildet sein und werden durch die Spannvorrichtung zueinander gezogen, der Spannbogen oder -ring somit aufgeweitet und so die Spannung im Spannbogen oder -ring insgesamt wieder angehoben, wodurch der angestrebte Bogenverlauf bspw. im abgesunkenen Firstbereich wieder nachjustiert werden kann. Erst dann kommt es zur abschließenden festen Verbindung des Spannbogens oder -rings im Überlappungsbereich durch die bereits genannten Mittel, bspw. Seilklemmen oder ein Verschweißen.
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Die deutlich verbesserte Maßhaltigkeit des erfindungsgemäßen Bewehrungssystems entsteht somit aus dem Zusammenwirken des vorgeformten Spannbogens oder -rings mit den auf ihre jeweilige Verspannposition am Bogen oder Ring durch Ablängung oder Abwinkelung individuell angepasste Spannstützkörper. So wird der Bogen oder Ring auch bei sehr stark abweichenden Abständen zur bspw. Außenschale, die häufig sehr ungleichmäßig verläuft, in der definierten Position verspannt, da diese Abweichungen durch den längenangepassten Spannstützkörper ausgeglichen werden. Schließlich bewirkt die abschließende Verspannung durch die Aufweitung des Bogens oder Rings eine sichere Fixierung in dieser maßhaltigen Einbauposition.
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Hierbei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass beim Einbringen dieser Spannbögen oder -ringe im Tunnelausbau deren Abstände zueinander gleich oder größer sein können, als dies bei den bisherigen Tragbogen-Systemen der Fall ist. Dies kann demnach zu einem weiteren Vorteil führen, da pro Abschnitt (Block) weniger Spannbögen oder -ringe benötigt würden. Durch die Verbindung der Spannstützkörper mit den an der Außenschale anliegenden Abstandhalterkörpern sind auch diese Spannbögen oder -ringe selbsttragend an der Außenschale abgestützt, wenngleich sie keinen räumlichen fachwerkartigen Querschnitt aufweisen. Die Stabilisierung erfolgt über die Verspannung mit den Spannstützkörpern.
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Beim Verfahren des Einbaus dieses Bewehrungssystemes ist es vorgesehen, dies in bekannter Weise mit Unterstützung durch Bewehrungswagen als freitragende Bewehrung einzubauen. Die Abstandhalter mit eingesetzten Spannstützkörpern werden dann beispielsweise erst leicht abgewinkelt zwischen Spannbogen oder -ring und Außenschale eingesetzt und dann manuell in ihre Einbauposition gezogen, wodurch die Spannstützkörper in etwa rechtwinklig zum Verlauf des Spannbogens oder -rings in diesem Verbindungsbereich verlaufen und zwischen der Außenschale und dem Spannbogen oder -ring verspannt werden. Da die Außenschale in der Regel ungleichmäßig ausgebildet ist es hierfür erforderlich, die Spannstützkörper auf ein für das Verspannen erforderliches Maß zu kürzen.
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Alternativ kann das Einsetzen der Spannstützkörper und Abstandhalter auch dadurch unterstützt werden, dass der am Bewehrungswagen gehaltene Spannbogen oder -ring für das jeweilige Einsetzen der Spannstützkörper maschinell in einen geeigneten Abstand zur Auflagefläche der Außenschale gezogen wird entgegen der Eigenspannung des Spannbogens oder -rings. Nach der Platzierung von Spannstützkörper und Abstandhalter wird dieser Zug entlastet, so dass der Spannbogen oder -ring an dieser Stelle durch dessen Eigenspannung an den Spannstützkörper angedrückt wird, wodurch die Verspannung zur Außenschale erreicht wird.
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Der Vorgang des Verspannens mittels Spannstützkörper und Abstandhalter erfolgt über den gesamten Umfang des Tragbogens in definierten Abständen, die einen sicheren selbsttragenden Stand des Spannbogens oder -rings gewährleisten. Da im Falle des Spannbogens die Sohle als Aufstandsfläche des Spannbogens bereits vorbetoniert vorliegt, dient diese als Auflage für die freien Enden des Spannbogens, wodurch dessen Position und Spannung im Bezug zur Außenschale bei definierter Bemaßung sichergestellt wird. Im Falle des Spannrings wird dieser über seinen gesamten Umfang in definierten Abständen mit Spannstützkörpern verspannt, also auch in der Sohle, da hier der Spannring auch Teil der Bewehrung der Sohle ist.
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Es ist vor diesem Hintergrund wie gesagt erforderlich, die Spannstützkörper vor Ort abzulängen auf das erforderliche Maß, welches für die Verspannung und Abstützung erforderlich ist. Vor Ort wird in der Regel der vorliegende Querschnitt des Tunnelgebäudes ausgemessen und die Ablängung der Spannstützkörper erfolgt dann entsprechend der abgenommenen Abmaße. Es ist hierbei dennoch erfindungsgemäß vorgesehen, Spannstützkörper bereits in unterschiedlichen Maßen vorzuhalten, um den abzulängenden Abschnitt stets gering halten zu können.
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Um die Spannbögen oder -ringe an der Außenschale der Tunnelwandung anzuordnen wird bspw. das Rundeisen gegen die Außenschale und die evtl. darauf angeordnete KDB-Bahn in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung durch eine Verbindung aus einem Abstandhalter, der direkt an der Gebirgswand ansitzt, und einem bspw. M-förmigen Bügel als Spannstützkörper abgestützt. Zwischen den in den Abstandhalter eingreifenden seitlich abgewinkelten Stützarmen des M-förmigen Bügels wird der Spannbogen oder -ring in die hier ausgebildete muldenartige Vertiefung eingelegt und gegen die Außenschale der Wandung des Tunnels in der zuvor beschriebenen Weise verspannt bzw. verklemmt.
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Es handelt sich beim Spannstützkörper in Form eines M-förmigen Bügels lediglich um eine mögliche Bauform. Eine alternative Bauform sieht einen Spannstützkörper vor, der mit einem Befestigungsmittel, bspw. einem Klemmring, am bspw. Rundeisen angreift und dieses hält. Vom Befestigungsmittel gehen die Stützarme des Spannstützkörpers hin zum diese aufnehmenden Abstandhalter bzw. zu den diese aufnehmenden Abstandhaltern, sofern jedem Stützarm ein separater Abstandhalter zugeordnet ist.
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Hierfür ist es erforderlich, einen Abstandhalter zu konstruieren, an dem der Spannstützkörper, bspw. der M-Bügel angreifen kann bzw. in den der M-Bügel mit dessen freien zur Außenschale weisenden Enden eingreifen kann. Hierfür sind verschiedene bauliche Lösungen möglich.
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Es sind zweckmäßigerweise Vertiefungen im Abstandhalter angeordnet. Diese können bohrlochartig ausgebildet sein, sodass die freien Enden des Spannstützkörpers, bspw. des M-Bügels, direkt in diese Löcher eingesteckt werden können. Es können aber auch Schlitze oder Vorsprünge im Abstandhalter angeordnet sein, sodass die M-Bügel eine Abwinkelung am unteren Ende aufweisen, mit der sie in diese Schlitze eingreifen bzw. an den Vorsprüngen anliegen. Diese lösbare Verbindung zwischen Abstandhalter und Spannstützkörper ist grundsätzlich variabel ausbildbar.
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Ein Vorteil der Anordnung des Spannstützkörper am Abstandhalter mit Abwinkelungen an dessen Stützarmen ist, dass so die angesprochene erforderliche Längenanpassung der Spannstützkörper an den jeweilig vorliegenden Abstand zwischen Außenschale und Spannbogen oder -ring nicht durch ein Abschneiden des Eisens sondern allein durch dessen Abwinkelung erreichbar ist.
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Alternativ kann der Abstandhalter Verbindungsmittel aufweisen, die bspw. in einen Betonabstandhalter beim Herstellungsprozeß eingesetzt worden sind, bspw. versenkte oder aus der zur Bewehrung weisenden Oberseite des Abstandhalters ragende Kunststoff- oder Metallaufnahmen.
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Zudem kann jeder Stützarm des Spannstützkörpers in einen eigenen Abstandhalter eingreifen bzw. mit einem solchen verbunden sein. Hierbei ist darauf zu achten, dass ein unbeabsichtigtes Aufweiten der Stützarme des Spannstützkörpers bei dessen Verspannung mit dem Spannbogen oder -ring ausbleibt, welches zu einem Spannungsverlust bei der Anordnung des Spannbogens oder -rings führen könnte.
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Eine Bauform der Abstandhalter kann an ihrer zur Außenschale hin weisenden und auf einer KDB-Bahn aufsitzenden Unterseite eine Schutzauflage, bspw. eine Art Geotextil aufweisen, damit die KDB-Bahn nicht durch eine Aufkantung des Abstandhalters beschädigt wird. Es können hierbei längliche stabförmige Abstandhalter oder auch einzelne runde Abstandhalter an den M-Bügeln befestigt werden. Hierbei sind flache Aufstandsflächen zu bevorzugen, um die KDB-Bahn nicht punktuell zu belasten.
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Das Verfahren zum Einbau des erfindungsgemäßen Bewehrungssystems sieht vor, dass die Spannbögen oder -ringe in Form des zu bewehrenden Tunnelquerschnitts so montiert werden, dass sie eine definierten Einbauposition in Bezug auf die erste äußere Außenlage der Bewehrung aufweisen, diese Spannbögen oder -ringe an einem Bewehrungswagen geführt und im Tunnelquerschnitt gestellt werden. Eine Verfahrenslösung sieht nun vor, dass die Spannbögen oder -ringe zum Einsetzen der Spannstützkörper zwischen Tragböden und Außenschale zum Bewehrungswagen in eine Halteposition gezogen und nach Positionierung der Spannstützkörper in deren Verbindungsbereiche durch Rückführen aus der Halteposition eingesetzt werden, wodurch die Spannbögen oder -ringe in die Verbindungsbereiche der Spannstützkörper eingreifen und über die Spannstützkörper gegen die Außenschale des Tunnelgebäudes verspannt und abgestützt sind. Alternativ ist auch ein ledigliches Halten der Spannbögen oder -ringe am Bewehrungswagen vorgesehen, wobei die Verklemmung durch manuelles Einsetzen der Kombination aus Abstandhalter und Spannstützkörper erfolgt.
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Um die angestrebte Einbauposition der Spannbögen festzulegen und gegen eine Verschiebung beim Einsetzen der Spannstützkörper zu sichern, werden die Spannbögen in definiert bemessener Bogenlänge montiert und auf der vorbetonierten Sohle des Tunnelgebäudes oder in Löchern, die in dieser bereits betonierten Sohle angeordnet sind, aufgestellt. Die Sohle dient hierbei als Auflager für die aufgestellten Spannbögen, wobei die Anordnung in vorgefertigten Löchern das Ausweichen der Spannbögen in der Arbeitsfuge Sohle-Gewölbe verhindert.
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Zur weiteren Stabilisierung des eingebauten Bewehrungssystems können die Spannbögen oder -ringe nach dem Verspannen durch die Spannstützkörper durch Befestigungsmittel oder eine Schweißverbindung im Verbindungsbereich der Spannstützkörper befestigt werden.
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Ebenfalls stabilisierend wirkt sich eine alternative Anordnung aus, die vorsieht, dass die Spannbögen oder -ringe paarweise parallel eingebaut und mittels Querverbindern fest verbunden werden. Die derart paarweise verbundenen Spannbögen oder -ringe bilden eine sehr robuste Auflage für die weiteren Bewehrungsmittel.
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Um die Spannstützkörper den Verhältnissen vor Ort genau anzupassen wird es in der Regel zweckmäßig sein, dass die Spannstützkörper vor Ort auf das erforderliche Maß abgelängt oder eingestellt werden. Es werden hierfür die konkreten Maße vor Ort abgenommen und der Längenanpassung der Spannstützkörper zugrunde gelegt. Es kann Sonderfälle geben, in denen derartige Anpassungsmaßnahmen aufgrund einer bereits gleichmäßig ausgebildeten Außenschale nicht erforderlich sind, bspw. bei einer Anordnung einer Innenschale an einem Tübbing-Ausbau.
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Im Folgenden soll das Bewehrungssystem wie auch die erfindungsgemäße Spannstützvorrichtung für das Bewehrungssystems anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen
- 1 einen Schnitt durch ein Bewehrungssystem nach dem Stand der Technik,
- 2 einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Bewehrungssystem,
- 3 den beispielhaften Aufbau des Bewehrungssystems umfassend den Abstandhalter 1 mit M-Bügel 2 und Spannbogen 4,
- 4 einen erfindungsgemäßen Spannstützkörper 2 in Form eines M-Förmigen Bügels sowie
- 5 eine Detailansicht die Kombination aus Abstandhalter 1, Spannstützkörper 2 und Spannbogen 4 in perspektivischer Ansicht,
- 6 einen Teilbereich des Spannbogens 4 bestehend aus 2 Teilbereichen,
- 7 eine Seitenansicht eines vollständig eingebauten Spannbogens 4 mit Detailansicht sowie
- 8 bis 17 verschiedene gestalterische Bauformen der erfindungsgemäßen Abstandhalter 1.
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1 verdeutlicht den Aufbau einer Bewehrung der Innenschale wie dieser bereits in der Beschreibungseinleitung erläutert wurde umfassend einen Abstandhalter 16 mit eingesetztem Lagesicherungskörper 17, an dem die Außenlage 19 der Bewehrungsmatten anliegt, die durch den gestellten Tragbogen 18 in ihrer Position zur Außenschale 15 fixiert wird. Auf dem den Abstand der Bewehrungslagen bestimmenden Tragbogen 18 ist die Innenlage 20 der Bewehrung befestigt, die abschließend Abstandhalter zur Schalung trägt, die hier zeichnerisch nicht dargestellt sind.
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2 macht den Unterschied zur bisherigen Lösung deutlich. Der markanteste Unterschied ist das Fehlen des Tragbogens 18 zwischen der inneren und äußeren Bewehrungslage 19 und 20, da diese lediglich durch Abstandhalter 21 zueinander beabstandet sind. Diese Konstruktion ist möglich, da die selbsttragende Komponente im System die Kombination aus Abstandhalter 1 mit Spannstützkörper 2 und Spannbogen 4 oder -ring ist, die als erstes an der Außenschale 15 angeordnet und verspannt wird.
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Durch die Anordnung der Außenlage 19 der Bewehrungsmatten erreicht diese Anordnung bereits ein hohes Maß an Stabilität, so dass sie die weitere Anordnung der Abstandhalter 21 sowie der Innenlage 20 der Bewehrungsmatten tragen kann. Die an der Innenlage 20 zur Schalung weisenden Abstandhalter 22 dienen der Sicherstellung der Mindestbetondeckung der verbauten Stahlbetonbauteile zu Schalung.
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In 3 ist eine beispielhafte Anordnung des erfindungsgemäßen Bewehrungssystems in einem Tunnelgebäude schematisch dargestellt. Es ist hier auf der rechten Bildhälfte die Bewehrung mit an den Spannbögen 4 angeordneten Bewehrungsmatten dargestellt, die auf dem erfindungsgemäßen Bewehrungsunterbau befestigt sind.
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Auf der linken Bildhälfte ist das erfindungsgemäße Bewehrungssystem vor der Verkleidung mit Bewehrungsmatten dargestellt. Auf dieser Seite ist erkennbar, dass drei Grundkomponenten für diesen Bewehrungsunterbau entscheidend sind, wie diese in 5 näher dargestellt sind. Das ist zum einen ein Abstandhalter 1, der direkt auf der zu bewehrenden Tunnelwandung beziehungsweise der Außenschale des Tunnelgebäudes und der hier ggf. angeordneten KDB 15 aufsitzt. Es handelt sich hierbei bspw. um einen Betongusskörper, der spezielle Aufnahmen 8 als Verbindungsbereiche für die Anordnung des Spannstützkörpers 2 aufweist. Dieser Spannstützkörper 2 ist mit dem Abstandhalter 1 verbunden, beispielsweise in entsprechende Aufnahmen 8 des Abstandhalters 1 eingesteckt oder eingeklemmt.
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Der Spannstützkörper 2 weist hierbei zumindest zwei Stützarme 3 auf (4), die in den Abstandhalter 1 eingreifen und sich zum abzustützenden Spannbogen 4 oder -ring erstrecken. Der Spannbogen 4 oder -ring greift somit in dieser beispielhaften Bauform in einen zwischen den Stützarmen 3 ausgebildeten Verbindungsbereich 5 ein und legt somit die Verbindung aus Spannstützkörper und Abstandhalter in ihre eigentliche Position fest. Hierbei ist wesentlich, dass der Spannbogen oder -ring im Tunnelquerschnitt über die Spannstützkörper 2 an der Tunnelwandung beziehungsweise der Außenschale des Tunnelgebäudes verspannt abgestützt wird und somit selbsttragend ausgebildet ist.
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In der dargestellten Bauform ist der Spannbogen 4 oder -ring aus einzelnen Rundeisen ausgebildet, was in den 5 und 6 noch deutlicher wird. Alternativ hierzu können zum Einen andere Querschnitte des Spannbogens 4 oder -rings und zum Anderen auch beispielsweise zwei nebeneinander angeordnete Spannbögen 4 oder -ringe Verwendung finden, die über Distanzhalter als Verbindungskörper, bspw. eingesetzte Rundeisenabschnitte, miteinander verbunden sind. Auf diese Art und Weise ist auch erreichbar, dass dieser aus zwei parallelen Rundeisen gebildete Spannbogen 4 oder -ring bereits einen Eigenstand aufweist, der dann durch das Einsetzen der Spannstützkörper 2 und Abstandhalter 1 gegen die Tunnelwandung verspannt werden kann. Der Spannstützkörper 2 weist dann einen entsprechend ausgeformten Verbindungsbereich 5 zu den parallelen Spannbögen oder -ringen auf.
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Auf der rechten Bildseite ist dann wie bereits ausgeführt dargestellt, dass das erfindungsgemäße Bewehrungssystem mit Bewehrungsmatten 6 verbunden wird. Diese Bewehrungsmatten 6 werden auf die zuvor gestellten Spannbögen 4 oder - ringe mit entsprechenden Befestigungsmitteln, beispielsweise Drähten befestigt. Auf diese Art und Weise entsteht dann das Gesamtbewehrungsgebilde bestehend aus dem erfinderischen Bewehrungssystem, welches zum einen die Grundlage für die Bewehrungsmatten bildet, zum anderen aber auch deren Distanz zur Außenschale beziehungsweise der an der Außenschale angeordneten KDB-Bahn 15 festlegt.
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4 zeigt nun einen möglichen Spannstützkörper 2 in einer Bauform als M-förmigen Spannstützkörper 2. Dies hat den Vorteil, dass der M-förmige Spannstützkörper 2 einen mittig angeordneten Verbindungsbereich 5 aufweist, der als Vertiefung zwischen den zwei seitlich abzweigenden Stützarmen 3 ausgebildet ist. Die Stützarme 3 verlaufen hierbei vom Spannbogen 4 oder -ring aus schräg nach außen, wodurch die abstützende Funktion gewährleistet ist. Dies ist wesentlich, da die zentrale Aufgabe dieses Spannstützkörpers 2 neben der Verspannung auch die Abstützung an der Außenschale ist. Beim Verspannen Sucht der Spannbogen 4 oder -ring eine mögliche Spannungsentlastung durch ein Ausweichen in Längsrichtung des zu bewehrenden Tunnelgebäudes. Dieses Wegkippen ist daher zwingend zu vermeiden, um die angestrebte Verspannung und die daraus resultierende selbsttragende Konstruktion zu erreichen. Das seitliche Ausstellen der Stützarme 3 am Spannstützkörper 2 bewirkt genau dieses seitliche Abstützen gegen das seitliche Ausbrechen des Spannbogens 4 oder -rings auf erfinderische Weise.
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An seinen zum Abstandhalter 1 weisenden freien unteren Enden 9 ist dieser beispielhafte Spannstützkörper 2 in der vorliegenden Bauform angewinkelt ausgebildet, wodurch er in entsprechende bspw. schlitzartige Aufnahmen 8 im Abstandhalter 1 eingesetzt werden kann, wie in 5 dargestellt. Hierbei ist zu dem vorgesehen, dass durch die Eigenspannung des Spannstützkörpers 2 ein Einsetzen in die schlitzartigen Aufnahmen 8 im Abstandhalter 1 ebenfalls unter einer gewissen Eigenspannung erfolgen kann, wodurch eine sichere Anordnung des Spannstützkörpers 2 in den Aufnahmen 8 im Abstandhalter 1 sicher gestellt wird.
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Zudem wird durch ein Erzeugen dieser Abwinkelungen 14 erst vor Ort die Möglichkeit geschaffen, die in der Regel erforderliche Längenanpassung der Stützarme 3 an die gegebene Einbauposition zur Erreichung der erforderlichen Spannung zum Spannbogen 4 oder -ring passgenau zu erzeugen. Dies stellt eine Alternative zum Anpassen der Stützarme 3 durch ein Kürzen dieser Stützarme 3 dar.
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5 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung dieser baulichen Komponenten des Bewehrungssystems in einer beispielhaften detaillierten perspektivischen Ansicht.
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Auf einer KDB 15 ist hierbei ein Abstandhalter 1 aufgesetzt, der in der Darstellung als stangenartiger Abstandhalter 1 mit schlitzartig auf dessen Oberseite angeordneten Aufnahmen 8,13 ausgebildet ist. Im Mittelbereich seiner Oberseite weist der Abstandhalter hierbei noch eine durchgängige Vertiefung 11 auf. Sowohl diese Bauform der Aufnahmen 8 wie auch der Vertiefung 11 sind lediglich als beispielhafte Bauformen zu verstehen, was auch durch die weiteren Bauformen der folgenden Figuren deutlich wird.
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In die Aufnahmen 8 eingreifend ist ein Spannstützkörper 2 mit dem Abstandhalter 1 verbunden. Der Spannstützkörper 2 weist hierfür an dessen freien Enden 9 der Stützarme 3 Abwinklungen 14 auf, die in die schlitzartigen Aufnahmen 8,13 des Abstandhalters 1 eingreifen und so mit diesem verbunden und an diesem abgestützt sind.
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Zwischen den Stützarmen 3 des Spannstützkörpers 2 ist als Vertiefung der Verbindungsbereich 5 angeordnet, in den der Spannbogen 4 oder -ring eingelegt ist. In der dargestellten Bauform findet hierbei keine spezielle Verbindung zwischen dem Spannbogen 4 oder -ring und dem Verbindungsbereich 5 statt. Es ist kein Verbindungsmittel in diesem Verbindungsbereich 5 angeordnet, was aber bei anderen Bauformen dieser Spannstützkörper 2 durchaus sinnvoll sein kann. Der Spannbogen 4 oder -ring weißt hierbei eine bogenförmige Grundform auf, um den Bogenverlauf des Tunnelquerschnitts entsprechend nachzubilden.
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6 zeigt ausschnitthaft zwei Bogensegmente 23, 24 bei einem aus 4 Segmenten zusammengesetzten Spannbogen 4, also den halben Spannbogen 4. Schematisch angedeutet ist der Verbindungsbereich 26, der bspw. durch eine Verschweißung herstellbar ist. Bogensegment 24 weist an seinem in etwa unter dem First endenden freien Ende einen Winkelhaken 27 auf, der mit einem zweiten Winkelhaken am Ende der hier in einer Überlappung 25 verbundenen Bogensegmente 24 und einem weiteren nur in Strichlinien angedeuteten dritten Bogensegment zusammentrifft. Die Überlappung 25 bewirkt eine Beabstandung dieser Winkelhaken 27, wodurch hier die erfindungsgemäße Verspannung möglich ist, beispielsweise durch einen an beiden Winkelhaken 27 angreifenden Zurrgurt.
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Weiter können beispielsweise Seilklemmen die beiden Bogensegmente im Überlappungsbereich 25 gegeneinander verschiebbar verbinden. Sollte demnach die Eigenspannung des verspannten Spannbogens 4 oder -rings beim Rückfahren der Haltevorrichtungen des Bewehrungswagens etwas nachgeben, kann hier durch ein Erhöhen der Eigenspannung durch ein Zusammenführen der Winkelhaken 27 der Spannbogen 4 oder -ring wieder in die korrekte Position gebracht werden. Dann können beispielsweise die Seilklemmen angezogen oder eine Verschweißung vorgenommen werden.
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7 zeigt einen gesamten montierten Spannbogen 4 mit äußerer und innerer Bewehrungslage 19 und 20, den Spannstützkörpern 2 und in der Dimension nicht genauer dargestellten Abstandhaltern 1 und 22. Es wird deutlich, mit welch minimalem konstruktivem Aufwand hier eine selbsttragende Bewehrung der Innenschale aufgebaut worden ist.
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Die 8 bis 17 zeigen nun verschiedenste Bauformen der Abstandhalterkörper 1, wobei im Wesentlichen stabförmige Abstandhalterkörper 1 dargestellt sind. Diese haben in der Regel eine durchgängige Auflagefläche 10 oder zwei inständige Auflageflächen 10, die durch einen bogenförmigen oder zurückgesetzten Mittelbereich 11 verbunden sind. Bei letzterer Bauform reduziert sich die Aufstandsfläche 10 auf die zwei inständigen Aufstandsflächen 10, was einen sicheren Stand auf dem Untergrund der Tunnelwandung der Außenschalung gewährleistet sowie zu Materialeinsparungen bei den Abstandhaltern 1 beiträgt.
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In der zum Spannbogen 4 oder -ring weisenden Oberfläche 12 des Abstandhalters 1 sind nun Befestigungsmittel oder Aufnahmen 8 angeordnet, die mit dem Spannstützkörper 2 verbunden werden. Diese Aufnahmen 8 sind entweder in Form von Bohrungen 7 ausgebildet, oder wie bereits in der Verbindung mit den Spannstützkörpern 2 zuvor erläutert, als schlitzartige Aufnahmen 13 oder Vorsprünge, in die dann entsprechende Abwinklungen 14 des Spannstützkörpers 2 eingesetzt und eingespannt werden können. Als Befestigungsmittel können auch Kunststoff- oder Metallkörper in den Abstandhalter eingesetzt sein.
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Es ist hierbei grundsätzlich festzuhalten, dass die Ausbildung der Abstandhalter 1 stark variieren kann, da diese in ihrer Funktionalität in unterschiedlichen Gestaltungen funktionieren und immer in ihrer funktionalen Verbindung mit dem Spannstützkörper 2 zu gestalten sind. Die stangenförmige Bauform hat hier den Vorteil, gleichzeitig die Spannung des Spannstützkörpers 2 dadurch zu unterstützen und definieren, dass sie den Abstand zwischen den seitlich ausgestellten Stützarmen 3 wirksam festlegen. Durch mehrere in unterschiedlichem Abstand zueinander liegende Aufnahmen 8 kann auch die Spannung des Spannstützkörpers 2 in der Lücke zwischen Spannbogen 4 oder -ring und Außenschale 15 unterschiedlich eingestellt werden, je nachdem, ob die Stützarme 3 enger zueinander oder weiter auseinander im Abstandhalter 1 eingreifen. Hierdurch verkürzt oder verlängert sich der Spannstützkörper 2.
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Neben der stab- oder stangenförmigen Ausbildung ist auch eine einteilige Ausbildung im Sinne der 16 möglich, die dann lediglich in Verbindung mit einem freien Ende 9 des Spannstützkörpers 2 steht. Das heißt, hier wird der Abstandhalterkörper 1 direkt auf das freie Ende 9 des Spannstützkörpers 2 aufgesteckt, wodurch hier in der Regel zwei dieser Abstandhalter mit den Stützarmen 3 eines Spannstützkörper 2 zu verbinden sind.
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Im Folgenden sollen Bauformen des erfindungsgemäßen Bewehrungssystems näher beschrieben werden. Grundsätzlich ist ein Vorteil des erfindungsgemäßen Bewehrungssystems, dass die den später einzubauenden Bewehrungsmatten als Auflager dienenden Spannbögen oder -ringe konstruktiv deutlich einfach gehalten sind, als dies die im Stand der Technik standardmäßig verbauten Tragbögen sind. Die Spannbögen oder -ringe bestehen hierbei aus Bewehrungseisen, die beispielsweise als Rundstäbe verbaut werden. Alternativ sind auch andere Querschnitte als der Rundstab möglich, da es primär darauf ankommt, dass hier nicht eine konstruktiv aufwendige Lösung wie der Tragbogen verwendet wird, sondern ein einfaches Bewehrungseisen.
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Die Frage der Konstruktion des Spannstützkörpers erlaubt hier verschiedene bauliche Lösungen, auf die nun näher eingegangen werden soll. Es soll hierbei jeweils die im Folgenden beschriebene bauliche Lösung in Kombination mit den zu vor beschriebenen Bauformen der Spannbögen oder -ringe als Kombination offenbart werden, was beispielsweise die verschiedenen alternativen Querschnitte der Spannbögen oder -ringe oder deren Verbindung aus Segmenten anbetrifft.
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Eine Basisbauform der erfindungsgemäßen Bewehrung sieht beispielsweise einen Spannbogen oder -ring in der zuvor beschriebenen Form vor, der in einen etwa M-förmigen Spannstützkörper eingreifen kann. Er greift hierbei in die Vertiefung etwa in die Mitte des M-förmigen Spannstützkörpers ein. Somit ergibt sich, dass dieser Spannstützkörper über zwei verlängerte seitliche Stützarme die Distanz und die Verspannung wie auch die Abstützung an der Außenschale des Tunnelgebäudes bewirkt.
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Durch die M-förmige Anordnung wird erreicht, dass die seitlich abzweigenden Stützarme gewährleisten, dass auf Grund ihres schräg zur Außenschale angeordneten Verlaufs ein seitliches Kippen des verspannten Spannbogens oder -rings nicht möglich ist. Für die Bauform des etwa M-förmigen Spannstützkörpers bestehen nun verschiedene Optionen, wie die Verbindung zur Außenschale des Tunnelgebäudes erfolgen kann.
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Eine vorteilhafte Bauform sieht vor, dass der Spannstützkörper in Standbereiche in Form von Abstandhaltern eingreift, die beispielsweise aus gegossenem oder extrudiertem Beton bestehen können, grundsätzlich aber auch beispielsweise Kunststoffkörper sein können. Diese Abstandhalter können entweder einzeln den Stützarmenden zugeordnet sein oder aber in Form eines etwa stabförmigen Abstandhalters bestehen, in den beide freien Enden eingreifen, wobei hier Bohrungen oder schlitzförmige Aufnahmen in den Abstandhaltern möglich sind.
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Alternativ ist es auch möglich, vereinfachte Standbereiche an den freien Enden des Spannstützkörpers anzuordnen, beispielsweise Standfüße, die zum Beispiel aus Kunststoff gefertigt sein können. Zudem besteht die Option, den Standbereich an den Spannstützkörpern bereits integral anzuordnen, sodass dieser nicht als separater Körper anzusetzen ist sondern bereits beim Verspannen der Spannstützkörper an diesen angeordnet ist.
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Neben der zuvor beschriebenen Bauform des in etwa M-förmigen Spannstützkörpers ist es auch alternativ in einer Bauform vorgesehen, einen Spannstützkörper aus nur einem Stützarm zu gestalten, der über ein entsprechendes endständiges Aufnahmeelement am Spannbogen oder -ring angreift. Es ist hierbei erfinderisch zu lösen, diesen Spannstützkörper gegen ein Kippen des Tragbogens bei dessen Verspannung zu sichern, weshalb hier der Standbereich an der Außenschale des Tunnelgebäudes entsprechend kippsicher auszubilden ist.
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Es ist hierbei beispielsweise eine bauliche Lösung vorgesehen, bei der ein in etwa trapezförmiger Abstandhalter beziehungsweise Standbereich zur Aufnahme des freien Endes des Spannstützkörpers vorgesehen ist, wobei der Spannstützkörper in eine Bohrung dieses Abstandhalters eingeführt wird. Durch eine breite Aufstandsfläche an der Außenschale des Tunnelgebäudes wird gewehrleistet, dass ein kippen dieses Spannstützkörpers nicht erfolgen kann.
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Grundsätzlich sind in diesem Zusammenhang weitere bauliche Konstruktionen zur Absicherung des aus einem Stützarm bestehenden Spannstützkörpers angedacht, die beispielsweise aus einem sich verzweigenden aus mehreren Auslegerarmen bestehenden Standbereich bestehen, der sich an der Außenschale des Tunnels abstützen kann oder auch einer Art flächiger Platte, an der der Stützarm des Spannstützkörpers angreift.
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Es wird somit deutlich, dass die Gestaltung des Spannstützkörpers grundsätzlich auf verschiedene Weisen erfolgen kann, sofern ein sicherer Schutz gegen ein Abkippen des Spannstützkörpers bei der Verspannung des Spannbogens oder - rings erreicht wird. Der Spannstützkörper muss die Aufgabe sowohl des Verspannens als auch des sicheren Abstützens des Tragbogens sicher gewährleisten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- AT 362739 B [0016]
- DE 1237160 A [0017]
- DE 3927446 C1 [0018]
- DE 202006003288 U1 [0019]
