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ANLAGE ZUR BEFESTIGUNG VON BAUELEMENTEN IN BCDEN MIT HILFE VON KEILEN
UND VORRICHTUNG FÜR DIESE AN LAGE Die Erfindung bezieht sich auf Baumaschinen, die
bei der Errichtung von Bauwerken vervendet erden, insbesondere betrifft sie Anlagen
zur Befestigung von Bauelementen in Boden mit Hilfe von Keilen Bis in die letzte
Zeit hinein wurden Stütz-Bauelemente wie Betonplatten, Stahlbeton- Metall- und Holzpfähle,
tragende Stützen u.ä.m. im Boden durch Eindrücken oder Einschlagen in eine Tiefe
aufgestellt, welche gegen Ausreißen sichert, Eine solche Aufstellung von Stütz-Bauelementen
kann nur in hinreichend dichten und festen Böden erfolgen.
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Zugleich wird während des in dichten Böden (dies betrifft insbesondere
Pfähle) nach Erreichen einer bestimmten Tiefe die weitere Absenkung derselben in
den Boden unmöglich, weil die Kraft des Bodenwiderstandes gegen die Absenkung des
Pfahls dessen eigene Festigkeit übersteigt, was zur Zerstörung des Pfahls führt.
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In weichen Böden ist die auf den Pfahl wirkende Ausreißbelastung
groBa da der Umfang des Pfahls selber klein und die Reibung der Pfahloberfläche
am Boden gering ist. Deshalb werden in weichen Böden die Pfähle, Stützen u.ä auf
einem Fundament aufgestellt, dessen Tiefe von dem geologischen Profil des Bodens
abhängt.
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Dieses Fundament fertigt man aus Beton am Aufstellungsort des Bauelementes
an, Dazu acht man eine Schalung, senkt einen Bewehrungskorb ah und gießt flüssigen
Beton ein Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens sind kostspielige Arbeiten
bei die Herstellung des Fundaments, bedingt durch zusätzlichen Materialaufwand und
unbequeme Anlieferung zum Einbettungsort. Ein weiterer Nachteil dieser Verfahren
ist auch beträchtlicher Zeitaufwand für die Lagerung des Betons, um dessen erforderliche
Festigkeit sicherzustellen Bekannt sind auch Verfahren zur Befestigung von Stütz-Bauelementen,
hauptsächlich von tragenden Stützen, mit Hilfe von an Platten befestigbaren Abspannungen.
Dieses Verfahren umfaßt folgende Arbeitsoperationen: Baugrubenaushub zum einlegen
von Platten und pilzförmigen Fundamenten für die Stütze auf eine Tiefe von 2s5-3X5
m, Zuschütten der Baugruben mit erdreich unter nachfolgendem Verdichten, Befestigen
der Abspannungen der tragenden Stütze.
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Der Nachteil solcher Verfahren ist, daß die Befestigung der Auflagerpiatten
und pilzfönxigen Fundamente in einem Boden mit gestörter Struktur erfolgt, dessen
Tragfähigkeit gegenüber dem Boden mit natürlichem Gefüge bedeutend niedriger ist.
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Infolge der Richtungsänderung von Windbelastungen ziehen die Abspannungen
die Platten aus dem Boden mit gestörter Struktur aus und hängen selbst durch, so
daß die Stütze von der Vertikalen
mal nach der einen mal nach der
anderen Seite etwas abmeicht und umfallen kann Der weitere Nachteil solcher Verfahren
ist ein großes Volumen der Erdarbeiten, die mit den Aushub von Baugruben, deren
Zuschütten mit Erdreich und nachfolgendem Verdichten verbunden sind. Alle diese
Arbeitsoperationen stören die Struktur des Bodens, setzen das Volumengewicht und
die Eaftung zwischen Erdreichschüttung und Baugrube herab. Die Effektivität der
Anwendung dieser Verfahren erweist sich deswegen als nicht hoch.
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Außerdem sind Verfahren zur Befestigung von Stützelementen (tragenden
Stützen) an Metallpfählen bekannt, die mit an an den Schaft des Pfahls angeschweißten
Schaufeln versehen sind9 Der besagte Pfahl wird in den Boden eingeschraubt, und
dann befestigt man das Stützelenent am Pfahl oberhalb seines Absenkungsniveans.
Die Befestigung nach diesem Verfahren ist hinreichend sicher und gev;ährleistet
die Arbeit des Pfahls in einem Boden mit ungestörter Struktur.
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Jedoch ist die Herstellung derartiger Pfähle und die Verwendung von
Mechanismen zum Einschrauben derselben kostspielig.
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Während des Einschraubens wird auch des öfteren die Festigkeit der
eigentlichen Konstruktion beeinträchtigt.
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Vor einiger Zeit wurde in der Sowjetunion ein Verfahren zur Befestigung
von Stütz-Bauelementen beliebiger Art wie SGhle5 Stützen, Platten usw. im Naturboden
mit Hilfe von geneigt angeordneten Keilen entwickelt.
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Zu diesem Zweck werden in den Stütz-Bauelementen, die zur Befestigung
nach diesem Verfahren bestimmt sind, geneigt Durchgangslöcher ausgeffihrt, und die
Keile dringen geneigt in den Boden und die Löcher des Bauelements ein, welches zuvor
in den Boden vertieft ist, falls es sich un einen Pfahl, eine Stütze u.äs handelt,
oder auf dem Boden verlegt ist, wenn dies z.B. eine Plätte ist.
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Das vorqrwähnte Verfahren gestattet es, die den früher bekannten
Verfahren zur Aufstellung von Stüz-Bauelementen im Boden eigenen obenbeschriebenen
Nachteile zu beseitigen.
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In der vorliegenden Anmeldung wird eine Anlage zur Durchführung des
Verfahrens zur Befestigung von Stütz-Bauelementen Zwec im Boden mit Hilfe von Keilen
sowie eine Vorrichtung zu diesem vorgeschlagen, die das Einsetzen von Keilen beim
Arbeiten mit Stützen, Pfeilern usw. erleichtert. Die Befestigung solcher Elemente
bereitet große Schwierigkeiten im Vergleich z.B. mit den Platten, da nach dem Absenken
eines Pfahls, eines Pfeiler oder einer Stütze die in ihnen angebrachten Löcher für
die Keile in der Bodentiefe zu liegen kommen, und die Bedienungsperson muß blindlings
den Keil gleichachsig mit dem Loch im Bauelement einstellen und im weiteren ebenfalls
blindlings mit dem Keil dieses Loch genau treffen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche
Anlage zur Befestigung von Bauelementen zu schaffen, die es ermöglicht das das neue
Verfahren mechanisiert sowie mit maximaler Bequemlichkeit und Wirtschaftlichkeit
durchzuführen.
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Die Aufgabewird dadurch gelöst, daß die anlage zur Befestigung von
Bauelementen im Boden gemäß der Erfindung ein Basis-Transportmittel aufweist , an
dem ein in vertikaler Richtung mit Hilfe eines Antriebs schwenkbarer Rahmen montiert
ist, der eine durch einen Antrieb teleskopisch auseinanderschiebbare Stange trägt,
welche einen längsverlaufenden Bohlraum zur Auf iahme eines Keils besitzt, wobei
die vorerwähnte Stange gelenkig mit dem Rahmen verbunden und mit einem Antrieb versehen
ist, der eine Verschwenkung der Stange in bezug auf den Rahmen in der -leicher Schwerkebere
bewirkt.
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Eine solche Anlage erlaubt es, ohne aufwand von Handarbeit den Keil
in die gewünschte Lage einzustellen, ihn in dieser Lage festzuhalten und an der
richtigen Stelle einzuführen.
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Um mit der gleichen Bequemlichkeit die Arbeit der Anlage auf einer
geneigten Oberfläche sicherzustellen, wird die Stange zweckmäßigerweise an einem
Wagen angebracht, der in einer zum Körper des Basis-Transportmittels transversalen
bogenförmigen Führung angeordnet ist und unter Einwirkung des Eigengewichts der
Stange verschoben wird.
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Um mit Hilfe derselben Anlage den Keil zur Befestigung des Bauelements
mechanisiert vom Boden aufheben zu können sowie denselben im Hohlraum aer Stange
unterzubringen, ist am vorderen Ende des teleskopisch beweglichen Teils der Stange
eine Klemmvorrichtung für den Keilvorgesehen.
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Beim Arbeiten in dichten Böden ist es zweckmä2ig, am vorderen Ende
des teleskopisch beweglichen Teils der Stange die Anordnung eines abnehmbaren Bohrgeräts
zum Niederbringen von Bohrungen im Boden für den Keil vorzusehen. Das gleiche wohrgerät
kann man auch zur Herstellung eines Bohrlochs für das zu befestigende Bauelement
einsetzen.
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Um das Ringteilen des Keils in die mit den Locn im Bauelement gleichachsige
geneigte Lage, falls sich das Loch in ;^ere Tiefe befindet, zu erleichtern, wird
zweckmäßig von einer Vorrichtung Gebrauch gemacht, die zwei starr miteinander verbunden
Manschetten enthält, von denen die eine zur Befestigung am Bauelement in Form eines
Stabes bestimmt ist, während die andere als Führung für den Keil dient. Es ist zweckmäßig,
die beiden Manschetten mittels einer teleskopisch auseinanderschlebbaren Zugstange
zu verbinden, an welche die Manschette für den Keil mittels eines Gelenks angeschlossen
ist, das diese Manschette in vertikaler Richtung schwenken läßt.
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Dies macht die Vorrichtung bequmer in der Arbeit, weil es einmal
möglich wird, den Abstand zwischen den Manschetten zu verändern, was erforderlich
ist , wenn sich der Abstand ändert, auf den die Löcher für die Keile vom Ende des
Pfahls oder der Stütze und dementsprechend von der Bodenoberfläche entfernt sind.
Zum anderen gestattet es die Lageänderung der für den Keil bestimmten Manschette
in bezug auf die Vertikale, diese Manschette unter einem Winkel einzustellen, der
für den Anordnungswinkel des Keils notwendig ist.
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erfolgt Nachstehend eine eingehende Beschreibung der Erfindung ar~hand
eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen; es
zeigen: Fig. 1eine gemäß der Erfindung ausgeführte Anlage zur Befestigung von Bauelementen
im Boden in seitlicher Gesamtansicht und in Betriebsstellung, wenn der Keil gleichachsig
mit dem Loch des Bauglements angeordnet ist und in den Boden eingeführt wird; Fig.
2 dieselbe Anlage in der Stellung beim Niederbringen einer Bohrung im Boden; Fig0
3 dieselbe Anlage in der Transportstellung; Fig, 4 die Baugruppe der Anbringung
der Stange am Wagen, der in bogenförmiben Führungen verschieblich ist, Fig0 5 die
Vorrichtung für die Anlage zur Befestigung von Bauelementen mit Hilfe von KeileninSeitenansicht;
Fig0 6 dieselbe Vorrichtung in £raufslcht.
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Die Anlage enthält ein Basis-Transportmittel,ins besondere einen
Raupenschlepper 1 (Fig0 1, 2, 3, 4), an dem ein Rahmen 2 gelenkig befestig ist,
der eine Stange 3 (Fig. 1,2 und 3) trägt, welche mit Hilfe eines in ihrem Hohlraum
untergebrachten Hydraulikzylinders 4 teleskopisch auseinanderschiebbar ist.
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Der Rahmen 2 ist mit dem Schlepper mittels eines Axialgelenkes 5
verbunden, das quer zum Eörper des Schleppers 1 angeordnet ist, Dank dem Gelenk
5 kann der Rahmen 2 in vertikaler Richtung geschwenkt werdene Die Schwenkung desselben
wird mit
Hilfe von Hydraulikzylindern 6 (Fig. 1, 2, 3 und 4) bewerkstellligt,
die am Körper des Schleppers n befestigt und mit dem Rabmen 2 ebenfalls gelenkig
verbunden ist.
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Die teleskopische Stange 3 besteht aus zwei Teilen. Der eine von
lhnen, und zwar der teleskopisch unbewegliche Teil 7 (Fig. 1,2 und 3) ist mit dem
Rahmen 2 verbunden, derart, daß die ganze Stange mit Hilfe von Hydraulikzylindern
8 (Fig. 1 , 2, 3 und 43 in der Schwekebene des Rahmens 2 selber in bezug auf diesen
und unabhängig von dem schwekbar ist.
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Ausführilich ist die Verbindung des Rahmens 2 mit der Stange 3 weiter
unten beschrieben.
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Am vorderen Rnde des teleskopisch beweglichen Teils 9 (Fig. 1, 2,
3) der Stange ist eine Backenklemme 10 (Fig.1,2, 3 und 4) für den Keil 11 (Fig.
1 und 5) angebracht. Die Teile 7 und 9 der Stange sind rohrförmig ausgebildet Im
Hohlraum der Stange 3 wird ein Keil 11 untergebracht, der zur Befestigung eines
Bauelements, ins besondere einer tragenden Stütze 12 verwendet wird. Am vorderen
Ende des telesko pisch beweglicben Teils 9 der Stange 3 ist die Befestigung eines
Bohrgerats 13 (Fig. 1 2, 3) vorgesehen, welches zum Niederbringen von Bohrungen
im Boden bestimmt ist Diese Bohrungen können für die Keile beim Aufstellen der Bauelemente
in dichten Böden notwendig sein. Das Bohrgerät kann auch zur Herstellung von Bohrungen
für die eigentlichen Bauelemente - Stützen, Pfeiler u. ä. - eingesetzt werden.
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Das Bohrgerät 13 umfaßt einen Antrieb 14, der an der Stange mit der
Möglichkeite einer/Querverschiebung in bezug auf dieselbe angeordnet ist, um die
Unterbringung des Keils 11 im Hohlraum der Stange hicht zu behindern, sowie ein
ahnehmbares Bohrwerkzeug 15 (Fig. 2), welches im Halter des Antriebs je nach Bedarf
befestigt wird.
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Die Stange 3 stützt sich gegen den Rahme 2 aber einen Wagen 16 (Fig.
4) ab, der am Rahmen 2 in bogenföroigen Führungen 17 angeordnet ist, welche quer
zum Rahmen 2 verlaufen und mit der Ausbauchung nach unten weisen, wie dies in Fig.
4 gezeigt ist. Die Verschiebung des Wagens 16 in Führungen 17 findet unter Einwirkung
des Gewichts der Stange selbst statt, wenn sich der Schlepper 1 auf einer in Querrichtung
zum Schlepperkörper geneigten Oberfläche befindet. Hierbei stellt sich die Stange,
die auf den bogenformigen Führungen die unterst Stellung einzunehmen sucht, selbständig
lotrecht ein, wie dies aus Fig. 4 erkennbar ist.
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Der Wagen 16 ist mit einem Feststeller 18 (Fig. 2,3) versehen, der
die Unbeweglichkeit des Wagens 16 gegenüber den Führungen 17 gewährleistet. Die
Vorrichtung für die obenbeschriebenen Anlage enthält zwei Manschetten 19 und 20
(Fig. 1,5 und 6), welche miteinander mittels einer teleskopisch auseinanderschiebbaren
Zug stange 21 verbunden sind. Die Manschette 19 ist zur Befestigung an der Stütze
12 u.ä., d.h. an dem zu befestienden Element bestimmt, während die andere 20 als
Führung für den
Keil 11 dient. Die Manschette 20 wird zweckmäßigerweise
mit der Zugstange 21 mittels eines Axialgelenkes 22 (Fig. 5) verbunden, derart,
daß es die Schwenkung dieser Manschette 20 in vertikales Richtung zuläßt. Wie bereits
oben angegeben, schafft eine solche Ausführung der Vorrichtung doppelte Bequemlichkeit,
da es möglich wird mit Stützen u.a. zu arbeiten, bei daunen die Löcher für die Keile
einer verschieden im Sinne ihres Neigungswinkels und der Anordnung auf der Länge
der Stütze, des Pfahls oder dgl.
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ausgeführt sein können. Die Manschette 19 setzt sich, damit sie bequem
an.dem Pfahl, der Stütze u.ä. befestigt werden kann, aus zwei Halbringen zusammen,
bei denen die einen Enden gelenkig miteinander verbunden sind, während die anderen,
u.zw. die freien Enden, nach der Anbringung der Manschette 19 am Pfahl u.ä. mit
Hilfe einer Spannvorrichtung 22a (Fig. 5 und 6) miteinander verbunden werden. Nach
der Anbringung am Pfahl u.a.
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wird die Manschette 19 an ihm durch Reibungskräfte festgehalten.
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Im weiteren wird die Arbeit der Anlage bei der Befestigung einer
Stütze mit der erwähnten Vorrichtung beschrieben. Zunächst wird die Stütze 12 im
Boden din bekanater Weiseunter Einsatz von diesen oder jenen bekannten Maschinen#aufgestellt.
Wenn sich hierbei vor der Aufstellung der Stütze eine Bohrung für dieselbe notwendig
macht, so kann dies mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Anlage realisiert werden.
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Dazu wird am Ende der Stange 3 und nämlich an deren mechatisch beweglichen
Teil 9 das Bohrwerkzeug 15 montiert. Zu diesem Zweck verschiebt man den Antrieb
14 mit Hilfe eines Handgetriebes 23 (Fig. 1,2 und 3) in den Innenraum des Teils
9 der Stange, derart, daß der Halter 24 (Fig. 2) -des Bonrwerkzeugs längs der Achse
der Stange zu stehen kommt. Dann wird das Bohrwerkzeug 15 im Halter befestigt und
werden die Hydraulikzylinder 6 und 8 in Tätigkeit gesetzt, mit deren Hilfe die Stange
3 in die vertikale Stellung, die zum Niederbringen einer Bohrung für die Stütze
notwendig ist, gebracht. Hiernach schaltet man den Antrieb 14 des Bohrwekzeugs und
den Hydreulikzylinder 4 ein, damit das Ausfahren des teleskopischk beweglichen Teils
9 der Stange 3 gewährleistet wird. Gleichzeitig findet auch die Verschiebung des
Bohrwerkzeugs 15 in die ieSe des Bodens statt. Nach Beendigung des Bohrvorgangs
schaltet man den Antrieb 14 aus und den Hydraulikzylinder 4 auf Rückwärtsgang um.
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Hierdurch wird das Bohrwerkzeug 15 aus der Bohrung herausgeführt.
Daraufhin fährt der Schlepper n zur Seite, um die nachfolgende Aufstellung der Stütze
nicht zu behindern.
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Nach dem Einsetzen der Stütze in den Boden fährt der Schlepper an
diese heran, und die Arbeit zur Befestigung der Stütze im Boden beginnt. Zu dieser
Zeit muß das Bohrwerkzeug abgenommen und der Antrieb 14 so verschoben sein, daß
er den Durchtritt des Keils 11 in den Hohlraum der Strang 3 nicht behindert. Bei
Einstellbewegungen des Schleppers 1 wird die
Stange 3 mit Hilfe
derselben Hydraulikzylinder 6 und 8 in die obere horizontale Transportstellung gebracht,
wie dies in Fig.3 dar,estellt ist. Vor Beginn der Befestigung der Stütze bringt
man an dieser obenbeschriebene Vorrichtung an. Dazu setzt man die Manschette 19
auf die Stütze auf und befestigt sie. Durch Auseinanderschieben der teleskopischen
Zugstange 21 ordnet man die Manschette 20 in einem Abstand an, der durch die Anordnung
der Montage löcher der Stütze bestimmt und in der Regel in den Unterlagen für technische
Daten der zur Befestigung bestimmten Stütze angegeben wird.
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Des weiteren wird die Manschette 20 unter den gewünschten Neigungswinkel
eingestellt, der dem Neigungswinkel des Montagelochs in der Stütze entspricht und
ebenfalls aus den genannten technischen Daten der Stütze entnommen wird. Nach der
Anbringung der Vorrichtung wird die Anlage an die Stütze herangeführt. Man setzt
die Hydraulikzylinder 6 und 8 in Tätigkeit und bringt die Stange in eine Stellung,
bei der der Keil am bequemsten vom Boden aufgehoben wird, worauf man dessen Ende
in der Backenklemme 10 einspannt,Hiernach schaltet man den Hydraulikzylinder 4 ein
und zieht den Keil in den Hohlraum der Stange 3 hinein. Da der Keil eine beträchtliche
Lange aufweist und ein Hub der Stange des Hydraulikzylinders nicht ausreicht, um
den Keil ins Innere der Stange 3 um das erforderliche Maß hineinzuziehen, wird das
Einziehen des Keils unter mehrfachen Neuneinspannen des Keils in Längsrichtung desselben
durch die
Backenklemme 10 bewerkstelligt, wobei, wenn der Hydraulikylinder
den Leergang vollführt, die Klemme 10 so gelockert wird, daß sie frei längs der
Stange gleitet. Das Umschalten der Klemme erfolgt von Hand je nach Bedarf.
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Dann verschwenkt man die Stange 3 mit Hilfe der Hydraulikzylinder
8 in bezug auf den Rahmen 2 und stellt sie gleichachsig mit der Manschette 20-ein.
Im Anschluß daran beginnt ran mittels des Rückgangs des Hydraulikzylinders 8 den
Teil 9 der Stange auszuschieben, wobei das Eindrücken des Keils 11 in den Boden
und dann in das Montage loch der Stütze genau an der erforderlichen Stelle geschieht.
Ist der Boden dicht, so wird vorher eine Bohrung für den Keil gebohrt.
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Diese Arbeitsoperation wird mit Hilfe des oben beschriebenen Bohrwekzeugs
14 bewirkt , das wie vorstehend beschrieben montiert wird, und die Stange 3 stellt
man in die gleichachsige Lage in bezug auf die Manschette 20 wie im Falle für den
Keil ein.
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Nach beendetem Einsetzen des Keils wird der Teil 9 der Stange mit
Hilfe des Hydraulik zylinders 4 in die obere Endstellung zurückgeführt, worauf die
Stange 3 selber mittels der EydraulilSzylinder 6 und 8 in die Transportstellung
gebracht wird. Die Vorrichtung wird derart umgestellt, daß ihre Eanschetl 20 mit
dem folgenden Montsgeloch der Stütze gleichachsig wird.
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Zu diesem Zweck wird die Spannvorrichtung der Manschette 20 gelockert,
welche um die Stütze so gedreht wird, daß die Manschette
20 eine
mit dem folgenden Montage loch der Stütze gleichachsige Lage einnimmt. An der Manschette
20 können noch eine oder zwei Manschetten gemäß der Gesamtzahl der M.rontagelöcher
der Stütze befestigt sein, damit die gesamte Vorrichtung nicht umgestellt zu werden
braucht.
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Zusatzmanschetten 20a (Fig. 6) werden mit der Manschette 19 verburden
und gleichachsig mit den Montagelöchern der Stütze ähnlXr,h wie vorstehend für die
Manschette 20 beschrieben eingestellt. Das Eindrücken der übrigen Keile nimmt man
ebenso wie das Eindrücken des ersten Keils unter Anwendung sämtlicher oben beschriebenen
Arbeitsoperationen in derselben Reihenfolge vor.
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Bei der Aufstellung und Befestigung der nächstfolgenden Stütze wiederholt
sich der ganze Arbeitszyklus.
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So wie beschrieben kann einbeliebiges Element in Form ei@ nes Stabes
aufgestellt erden, der entsprechende Löcher für Befestigungskeile aufweist.
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Grundsätzlich kann man auf dieselbe Art und Weise auch Platten befestigen,
welche ebenfalls geneigte Löcher besitzen müssen, die meist nahe an den Rändern
der Platte oder in den Ecken derselben ausgeführt erden.
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Die Anlage arbeitet dann genau so wie bei der Aufstellung deswfoster+.ä.
mit den einzigen Unterschied, daß für die Platte die vorbeschriebene Vorrichtung
nicht erforderlich ist, da sich die Platte in der Regel auf der Bodenoberflache
befindet und ihre Löcher für die Bedienungsperson sichtbar sind.