DE2457796A1

DE2457796A1 - Ausbausegment

Info

Publication number: DE2457796A1
Application number: DE19742457796
Authority: DE
Inventors: Jean Claude Victor Hauer; Jacques Oger
Original assignee: Pont a Mousson SA
Current assignee: Pont a Mousson SA
Priority date: 1973-12-20
Filing date: 1974-12-06
Publication date: 1975-06-26
Also published as: SU628831A3; CA1015568A; JPS54161731A; AT334310B; DE2457796C3; ATA1005974A; DE2457796B2; JPS5094729A; JPS56105600U; JPS5125646B2; JPS5847119Y2; FR2255464A1; US3984956A; FR2255464B1; GB1492774A

Description

poNT-A-MoussoN s.a.

91, Avenue de la Liberation

54017 Nancy (Frankreich)

Äusbausegment

Die Erfindung betrifft einen aus Segmenten zusammengesetzten ■ Ausbau, insbesondere für Untertagestrecken, Schächte, Füllörter o. dgl. für Tunnels.

Die Wandungen von Untertagestrecken, Füllörtern o. dgl. oder von Tunnels sind im allgemeinen mit Ausbausegmenten aus Stahl, Gußeisen Kunststoff oder Beton verkleidet, die gegen Beschädigungen des anstehenden Gebirgeprofils widerstandsfähig sind. Demgegenüber ist jedes Ausbausegment erheblichen Beanspruchungen

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aufgrund der Entspannung des abgebauten Gebirges ausgesetzt, die gleichmässig oder ungleichmässig sein können, wodurch zusätzlich zu den Druckbelastungen Biegungsmomente auftreten können; solche Beanspruchungen können darüber hinaus bei einem Wassereinbruch auch einen hydraulischen Druck in Höhe der Strecke hervorrufen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Ausbausegmentes, das bei minimalem Eigengewicht unter bestmöglichen .Bedingungen gegen den Druck von außen wirksam ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem aus Segmenten zusammengesetzten Ausbau aus Beton oder einem äquivalenten Material mit einer Verstärkungsbewehrung in Form einer im allgemeinen teilzylindrischen Schale und einem radialen, gekrümmten rechteckigen Befestigungsaußenrahmen, wobei die Betonmasse einen Hohlraum der in radialer Richtung mindestens teilweise offenen Bewehrung ausfüllt, erfindungsgemäß darin, daß die Bewehrung Einrichtungen zur Verankerung der Betonmasse aufweist, die durch einen vorspringenden Flansch oberhalb des Hohlraumes gebildet sind.

Das Zusammenwirken von Beton und Bewehrung verleiht dem Ausbau eine hervorragende Festigkeit, wobei die Verspannung dieses Ausbaues es ermöglicht, die Wirkung der Außenbelastung einerseits und den Beton und die unter Spannung stehende Bewehrung andererseits miteinander ins Gleichgewicht zu bringen. Dabei nehmen Beton und Bewehrung insbesondere wegen der Verankerung zwischen sich gemeinsam an der Ausübung des Widerstandes des Ausbaues gegen den Druck-des stehenden Gebirges teil.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich aus der folgenden Beschreibung von in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispielen entnehmen. Die

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Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausbaues aus mehreren Ausbausegmenten gemäß einer ersten Ausführungsform, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Doppelausbausegmentes gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Doppelausbausegmentes gemäß einer dritten Ausführungsform; und in

Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines Ausbaues mit Ausbausegmenten gemäß einer vierten Ausführungsform.

Die in Fig. 1 und 4 dargestellten Ausbaue weisen je vier untereinander völlig identische Ausbausegmente in im allgemeinen zylindrischer Anordnung bezüglich der Achse X-X auf, die sowohl in axialer Richtung als auch über den Umfang jeweils zu zweien angeordnet sind. Das eine der axialen Paare von Ausbausegmenten ist zur Verdeutlichung seines Aufbaues längs seiner Meridianebene geschnitten wiedergegeben, wobei selbstverständlich die dargestellte Anordnung keinesfalls auf auf vier Ausbausegmente beschränkt ist. Im allgemeinen besteht ein solcher Ausbau aus einer in Achsrichtung aufeinander folgenden Reihe von Ringen, die jeweils aus einer Aneinanderreihung einer beliebigen Anzahl von EinzelSegmenten über den Umfang gebildet wird. Die Doppelsegmente nach den Fig. 2 und 3 weisen jeweils zwei in Richtung der Achse X-X eines Ausbaues aneinandergesetzte Einzelsegmente auf, wobei der Ausbau ebenso wie bei den beiden anderen Ausführungsformen voneiner ähnlichen Reihe von Ringen aus solchen DoppelSegmenten gebildet wird. Diese Doppelausbausegmente sind ebenfalls im Schnitt nach einer Meridianebene wiedergegeben, um ihren Aufbau zu verdeutlichen.

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14 .2

Jedes Ausbausegment V bzw. V in Fig. 1 bzw. Fig. 4 oder V bzw. V^ in Fig. 2 bzw. Fig. 3 besteht aus einer Masse aus Beton

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o. dgl., bezeichnet mit B bis B , und einer Verstärkungsbewehrung aus Ku gelgraphit-Gußeisen bezeichnet mit A bis A . Die Bewehrung weist in allen Fällen eine Schale in Form eines Teilzylinders, dessen unterschiedlicher Aufbau im folgenden beschrieben werden soll, und einen mit der Schale einstückigen

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Außenrahmen C bis C auf. Der Rahmen verläuft in jedem Falle radial und ist von gekrümmter Rechteckform, d.h. er enthält vier ebene Wände, von denen zwei rechtwinkelig zu der Achse X-X stehen, während die beiden anderen in Ebenen liegen, durch die diese Achse verläuft, wobei diese Wände in radialer Richtung von zwei zylindrischen Flächen mit der Achse X-X und zwar einer inneren, der Achse benachbarten Fläche und einer Außenfläche begrenzt sind. Die beiden Flächen jeder dieser Wände verlaufen praktisch parallel und sind nur erforderlichenfalls zum Abziehen beim Formen der Bewehrung unter einem geringen Winkel gegeneinander geneigt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 weist die Bewehrungsschale

A zwei an die zylindrische Außenfläche dieser Bewehrung anschließende durchgehende Flanschen 1^a auf, die einstückig mit dem Rahmen über die gesamte Länge auf jeder der lotrecht zu der Achse X-X angeordneten Wände sind, die axial ins Innere des Rahmens gegeneinander gerichtet vorstehen und zwischen einander und mit den meridionalBn Wänden des Rahmens eine rechteckige gekrümmte Öffnung 2 einschließen. Die Flansche sind bis auf ihre Enden von konstanter Dicke, wo sie in Richtung des Umfanges einen Teil mit zunehmender Dicke aufweisen. Ferner weist die Schale anschließend an die zylindrische Innenfläche der Bewehrung eine rechteckige Platte 2^a auf, deren Umriß im wesentlichen mit dem der öffnung 2 identisch ist, sich in radialer Richtung unterhalb dieser öffnung befindet und bei der Formgebung einstückig mit den beiden meridionalen Wänden des Rahmens hergestellt und mit

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diesen über dreieckige Rippen verbunden ist. Ferner schließt die Platte an jeden der beiden Flansche 1^a mittels beispielsweise drei regelmäßig angeordneter Querstreben 3a an, die radial gerichtet sind und bei der Formgebung der Platte und der Flanschen entstehen. Jede der vier Wände des Rahmens C weist Löcher 4 auf, die die wechselseitige Befestigung der Ausbausegmente mittels Schrauben 5 gestatten.

1 a

Der Rahmen C und die Schale aus den Flanschen 1 und der Platte 2^a begrenzen einen näherungsweise parallel-epipedförmigen Hohl-

a 1

raum 6 der vollständig mit einer Betonmasse B gefüllt ist. Bei

1 der Fertigstellung wird nach der Herstellung der Bewehrung A der Beton entweder vor oder nach dem Einbringen des Ausbausegmentes in den Tunnel oder Schacht in den Hohlraum 6^a eingefüllt, wobei beim nachträglichen Einbringen des Betons das Ausbausegment lediglich aus der Bewehrung besteht. In beiden Fällen stellt nach dem Einbringen des Betons die Bewehrung und die Betonmasse einen ausgezeichneten Verbund dar, der sich noch dadurch verbessern lässt, daß eine Schicht eines Bindemittels auf der Innenfläche der Wände des Rahmens C oder auf die dem Hohlraum 6 zugewendeten Flächen, die Flanschen 1^a und die Platte 2^a oder auf sämtliche Flächen aufgebracht wird. Zur besseren Verdeutlichung ist die Betonmasse B lediglich in zweien der Ausbausegmente dargestellt. Die axiale Abmessung jedes Flansches 1^a ist im wesentlichen die gleiche und entspricht ungefähr der Hälfte derjenigen der Platte 2^a. Ferner, und das gilt in gleichem Maße für die anderen drei Ausführungsformen, ist die axiale Gesamterstreckung der Rahmen so bemessen, daß sie vier- bis fünfmal so groß wie die radiale Abmessung ist, d.h. der Entfernung zwischen der zylindrischen Innenfläche und der Außenfläche.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 weist die Schale der Bewehrung A jedes einzelnen Ausbausegmentes zwei im wesentlichen rechteckigt Platten 7 und 2b auf, die beim Formen des Rahmens entstehen und

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ausgehend von den lotrecht zur Achse X-X angeordneten Wänden des Rahmens axial ins Innere der jeweiligen Ausbausegmente vorstehen, wobei die Platte 7 der zylindrischen Außenfläche der Bewehrung und die Platte 2 der zylindrischen Innenfläche folgend angeordnet sind. Die beiden rechteckigen Platten 7 und 2 sind über ihre gesamte Länge mittels einer lotrecht zur Achse X-X angeordneten und beim Formen dieser Platten entstehenden durchgehenden Wand 3 miteinander verbunden.

ρ
Die beiden Bewehrungen A der zwei Einzelsegmente liegen in axialer Richtung in der Weise nebeneinander, daß ihre Rahmen mit den beiden Wänden 8 aneinanderstoßen, die lotrecht zur Achse X-X und an die beiden Platten 2 anschließen. Jede Wand 8 weist an ihrem Außenrand und auf unterschiedlichen Hälften ihr.er Längserstreckung einen mit ihr stückigen, jeweils nach entgegengesetzten Richtungen vorspringenden Flansch 1 auf. Jede Bewehrung zeigt im Meridianschnitt eine rechteckige Form und weist, begrenzt durch die Platte 2 , die Wände 3 und 8 und die diametral entgegengesetzten Wände des Rahmens einen im allgemeinen parallelepipedförmigen Hohlraum 6 auf, der völlig mit Betonmasse B ausgefüllt wird. Man erhält auf diese Weise ebenfalls einen hervorragenden Verbund der Betonmasse und der Bewehrung, zwischen die eine Schicht eines Bindemittels eingefügt werden kann. Die EinzelSegmente sind ebenso wie die verschiedenen Ringe mittels Schrauben 5 aneinander befestigt. Die axiale Erstreckung der Platten 2 und damit des Hohlraumes 6 und der entsprechenden

Betonmasse B ist größer als die Erstreckung der Platte 7, vorzugsweise 2,5 mal so groß wie letztere.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 ist fast identisch mit der nach

3 Fig. 2, mit der einzigen Abweichung, daß die Bewehrung A einen von dem Flansch 1 der Fig. 2 abweichenden Flansch aufweist. Die Wände 8 des Rahmens weisen eine etwas geringere Höhe auf und

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zwischen diese Wände 8 ist ein T-Profil 9 mit seinem Steg in der Weise eingeklemmt, daß die Flansche 1^C des T-Profils 9 oberhalb des durch die Bewehrung in unmittelbarer Nachbarschaft der Wände 8 begrenzten Hohlraumes radial vorspringen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 weist die Bewehrungsschale A eine' durchgehende, im wesentlichen rechteckige Platte 2 der zylindrischen Innenfläche der Bewehrung folgend auf, die über die Gesamtöffnung durch den.Rahmen begrenzt und einstückig mit diesem hergestellt ist. Ferner weist die Schale eine ebene Rippe . 3 in der Mitte der Platte 2 lotrecht zur Achse X-X auf, wobei diese Rippe beim Formen der Platte 2 entsteht und sich nach außen nicht bis zur vollen Höhe des Rahmens erstreckt. Die Platte 2 weist ferner beim Formen hergestellte nach außen vorstehende Mulden 10 auf, die den Zugang zu den Befestigungsschrauben 5 von der Innenseite des Ausbaus ermöglichen. Die Rippe 3 trägt ferner an ihrem freien Rand beispielsweise zwei axiale Laschen 1 , die jeweils axial in entgegengesetzte Richtungen vorspringen, wobei die Umfangserstreckung dieser Laschen relativ gering gegenüber derjenigen der Rippen 3 ist. Der gesamte, von dem Rahmen C und der Platte 2 begrenzte Hohlraum 6 ist mit Betonmasse B ausgefüllt, die somit sehr wirkungsvoll mit der'Bewehrung verbunden ist.

In sämtlichen Fällen erhält man aufgrund der wirksamen Verbindung der Betonmasse mit der Gußeisenbewehrung die zulässigen Belastungswerte für die beiden Materialien, gleichzeitig unter Berücksichtigung der jeweiligen Elastizitätsmodule. Das Einbringen des Betons ist besonders einfach und sogar dann möglich, wenn die Bewehrung bereits in die Ausschachtung des Tunnels oder der Strecke eingebaut worden ist.

Außerdem läßt sich das Gießen der Bewehrung in der Gießerei ohne

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Verwendung eines Kernes unter Berücksichtigung der besonders vorteilhaften Form der Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 bis 3 durchführen.

Darüber hinaus weisen die Ausbausegmente eine vollkommen glatte Oberfläche nach innen und nach außen auf, was einerseits den Druckabfall begrenzt, wenn sich eine Flüssigkeit ins Innere der Verschalung ergießt, und andererseits das Volumen des Füllmaterials reduziert, das zwischen der Außenfläche des Ausbaus und dem anstehenden Gebirge eingefügt werden muß.

a b

Ferner bieten die Querstreben 3 , die Wände 3 und die Rippen 3^C dem Beton einen besseren Widerstand gegen Scherkräfte.

Durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß im Vergleich zu nur aus Gußeisen hergestellten Ausbausegmenten bei gleicher Festigkeit die Gewichtseinsparung bei Ausbausegmenten nach der ersten Ausführungsform (vgl. Fig. 1) 32 %, bei Ausbausegmenten nach der zweiten Ausführungsform (vgl. Fig. 2) 24 %, bei Ausbausegmenten der dritten Ausführungsform (vgl. Fig. 3) 28 % und bei Ausbausegmenten der vierten Ausführungsform (vgl. Fig. 4) 20 % beträgt .

Patentansprüche: - 9 -

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Claims

Patentan s ρ r ü ehe

1. Aus Beton ο. dgl. und einer Verstärkungsbewehrung bestehen-, des Ausbausegment von im allgemeinen teilzylindrischer Form und mit einem radialen und rechteckigen gekrümmten Außenrahmen zur Befestigung, wobei der Beton einen mindestens teilweise in radialer Richtung offenen Hohlraum der Bewehrung einnimmt, dadurch

Ί P "^ Ix

gekennzeichnet , daß die Bewehrung (A , A , A , A) Verankerungseinrichtungen für den Beton in Form von oberhalb des Hohlraumes (6^a, 6,6) vorspringend angeordneten Flanschen (I^a, 1^b, 1^C, 1^d) aufweist.

2. Ausbausegment nach Anspruch Ί, dadurch g e k e η η

El Ή Λ

zeichnet, daß der Hohlraum (6,6,6) der Bewehrung mindestens teilweise in der der Achse des Zylinders entgegengesetzten Richtung geöffnet ist und daß der Verankerungsflansch (i^a _f 1 , 1^C, 1 ) der zylindrischen Außenfläche der Bewehrung (A , A , A , A ) folgend angeordnet ist.

3. Ausbausegment nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (i^a, 1^b, 1^C, 1^d) in axialer Richtung vorspringend angeordnet ist.

4. Ausbausegment nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Flansch (i^a, 1 , 1 ) einstückig mit der Bewehrung hergestellt ist.

5. Ausbausegment nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeich net, daß der Flansch (i^a) einen Teil der Schale (1^a _ 2^a - 3^a) der Bewehrung bildet^

6. Ausbausegment nach Anspruch 4, dadurch ge k e η η ·* zeichnet , daß der Flansch (1 ) auf einer Seite des Rahmens (C ) der Bewehrung (A ) vorspringend angeordnet ist.

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7. Ausbausegment nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (1 ) auf einer ebenen radialen Verstärkungsrippe (3 ) einstückig mit der Schale (2 ) der Bewehrung (A ) vorspringend angeordnet ist.

8. Ausbausegment nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet ,. daß der Flansch (1^C) -von einem aufgesetzten Träger (9) gebildet ist.

9. Ausbausegment nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Schale (i^a - 2^a) der Bewehrüng (A.) der zylindrischen Außenfläche dieser Bewehrung folgend zwei einstückig mit dem Rahmen (C ) hergestellte, durchgehende, parallele Flansche (l^a) axial ins Innere vorspringend auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Bewehrung aufweist und der zylindrischen Innenfläche der Bewehrung folgend eine Platte (2^a) einstückig mit den beiden anderen Seiten des Rahmens aufweist, deren Form der von den beiden Flanschen begrenzten rechtwinkeligen kurvilinearen Öffnung (2) entspricht, wobei der gesamte von dem Rahmen (C ) und der Schale (i^a - 2^a) zwischen den beiden zylindrischen Flächen begrenzte Hohlraum (6^a) vollständig mit Betonmasse (B ) ausgefüllt ist.

10. Ausbausegment nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Flansche (1 ) und die "Platte (2^a) einstückig mit radialen Querstreben (3^a) verbunden sind.

1. Ausbausegment nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Schale (2 - 3 - 7) der Bewehrung zwei einstückig mit dem Rahmen (C ) hergestellte, durchgehende parallele Platten (2 , 7) axial ins Innere vorspringend auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Bewehrung aufweist, daß die eine Platte der zylindrischen Außenfläche der Bewehrung folgend und die andere der zylindrischen Innenfläche der

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Bewehrung folgend angeordnet ist, daß die beiden Platten (2,7) über ihre Gesamtlänge .einstückig mittels einer radialen Wand (3 ) verbunden sind, und daß der gesamte von dem Rahmen (C ) und der Schale zwischen den beiden zylindrischen Flächen begrenzte Hohlraum (6 ) vollständig mit Betonmasse (B ) ausgefüllt ist.

12. Ausbausegment nach Anspruch 11 in der Ausbildung als Doppelsegment, dadurch gekennzeichnet , daß die

beiden Wände (8) der Rahmen (C ) der beiden angrenzenden, die . '

Doppelsegmente bildenden Einzelsegmente (V ) unter formschlüssiger Verbindung der Innenplatten (2b) aneinander befestigt sind, und daß jede Wand (8) an ihrem Außenrand und an verschiedenen Hälften ihrer Länge einstückig einen Flansch (1 ) aufweist, der oberhalb, des Hohlraumes des angrenzenden Ausbausegmentes axial vorspringend angeordnet ist.

13. Ausbausegment nach Anspruch 11 in der Ausbildung als Doppelsegment, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Wände (8) der Rahmen (C^) der beiden angrenzenden, die DoppelSegmente bildenden Einzelsegmente (V ) unter formschlüssiger Verbindung der Innenplatten aneinander befestigt sind, daß ein T-förmiges Profil (9) zwischen diese beiden Wände (8) in der Weise eingeklemmt sind, daß die beiden Flansche (1^C) oberhalb der beiden Hohlräume der angrenzenden Ausbausegmente axial vorspringend angeordnet sind.

14. Ausbausegment nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden durch die Schale der -Bewehrung der Einzelsegmente begrenzten Hohlräumen der nach außen geöffnete Hohlraum (6 ) eine größere axiale Ausdehnung auf-

p -Z

weist und mit Betonmasse (B , B^) ausgefüllt ist.

15.. Ausbausegment-nach Anspruch 14, dadurch g e k en η -

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zeichnet , daß die axiale Ausdehnung des Hohlraumes (6 ) etwa zwei- "bis dreimal größer als die des anderen Hohlraumes ist.

16. Ausbausegment nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Schale der Bewehrung einstückig mit dem Rahmen (C ), der zylindrischen Innenfläche der Bewehrung (A ) folgend eine durchgehende Platte (2 ) aufweist und daß die gesamte von dem Rahmen und der Schale begrenzte Hohlraum (6 ) vollständig mit Betonmasse (B ) ausgefüllt ist.

17. Ausbausegment nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Schale (2 ) einstückig eine ebene, radiale Verstärkungsrippe (3 ) und einstückig mit dieser Rippe axial nach beiden Seiten vorspringende Verankerungslaschen (1^d) aufweist.

18. Ausbausegment nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens einige der Wände des Hohlraumes (6^a, 6^b, 6^d) der mit Betonmasse (B¹, B², B⁵, B^) ausgefüllten Bewehrung ein Bindemittel zur Verankerung aufweisen.

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