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"Gelenk zur Verbindung von Segmenten aus Rinnenprofil des stählernen
Streckenausbaus im Berg- und Dunnelbau't Die Erfindung betrifft ein Gelenk zur Verbindung
von Segmenten aus Rinnenprofil des stählernen Streckenausbaus im Berg- und Tunnelbau,
insbesondere in Türstockform, bei dem eines der Segmente mit dem Boden seines Profiles
und das andere Segment mit seinen Profilflanschen bzw. mit den an den Enden der
Profilfiansche angeordneten Stegen dem Gebirgsstoß zugekehrt eingebaut wird.
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Derartige Gelenke tragen der Tatsache Rechnung, daß im Zuge der Aufnahme
des Gebirgsdruckes bei nachgie bigem Ausbau eine Verformung des gesamten Ausbaurahmens
stattfindet.
Den Gelenken fällt dabei die Aufgabe zu, die gegenseitige Beweglichkeit der Segmente
einzuschränken, sie jedoch nicht aufzuheben, so daß der Ausbau solche Verformungen
bruchlos übersteht.
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Handelt es sich um einen Türstockausbau, so werden die Gelenke an
den Anschlußstellen der Stempel und der Kappe eingebaut. Türstöcke aus Rinnenprofilen
haben allgemein den Vorzug, daß sie eine Nachgiebigkeit mindestens in ihren Stempeln,
häufig aber auch in ihrer Kappe aufweisen und daher starken Gebirgsdrücken besser
standhalten.
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Beim Türstockausbau werden Rinnenprofile aber auch mit Rücksicht auf
die solchen Profilen im allgemeinen gemeinsame Eigenschaft der fast gleichen Widerstandsmomente
in den Hauptachsen der Profile eingesetzt.
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Deshalb hat man bereits vorgeschlagen, nicht nur Stempel, sondern
auch Kappen aus Rinnenprofilsegmenten im Türstockausbau zu ver.~enden, weil derartige
Kappen anders als die treditionellen 1- und GI-Profile nicht die Tendenz haben,
sich unter Belastung auf den Stempeln zu verdrehen und zu kippen.
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Wegen der Druckbelastung der Kappen baut man das Kappenprofil jedoch
in um 1800 verschwenkter Lage gegenüber den Stempelprofilen ein.
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Bislang fehlt es allerdings an hierfür geeigneten Gelenken, welche
einen einwandfreien, d.h. vor allem hinreichend stabilen und begrenzt verschwenkbaren
Anschluß der Profile, beim Türstock der Stempel an die Kappe ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wid diese Aufgabe gelöst durch ein Elementpaar, dessen
Elemente in die Segmentenden zwischen die Profilflansche einlegbar sind und stirnseitig
eine winkelsteife Verbindung aufweisen, an der beidseitig Stützen wenigstens für
Teile der Stirnflächen der Segmente vorgesehen sind, wobei das eine der Elemente
zur Befestigung an dem einen Segment und das andere Element zum Winkel beweglichen
Anschluß an das andere Segment vorgesehen ist.
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Da bei diesem Gelenk die Elemente in den Innenraum der Innenprofile
eingelegt sind, lassen sich mit den gleichen Gelenlprofilen verschiedener Gewichtsklassen
gelenkig aneinander anschließen. Das beruht darauf, daß die Rinnenprofile verschiedene
Gewichtsklassen annähernd gleiche Abmessungen der von den Flanschen bzw. Stegen
eingeschlossenen Profilinnenräume haben. Je nach Ausbildung der Stützen können die
aneinander angeschlossenen Profilsegmente sich mit ihren Enden mehr oder weniger
weit überdecken.
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Dadurch ergibt sich eine fast momentenfreie Lastübertragung von dem
einen auf das andere Pro£ilsegment. Die Stützen haben außerdem die Aufgabe, ein
Abwälzen der Stirnseite des beweglich angeschlossenen Segmentes bei entsprechenden
Relativbewegungen der Profilsegmente im Zuge der Druckaufnahme des Ausbaus zu ermöglichen.
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Ein solches Gelenk hat natürlich zahlreiche Vorteile, die insbesondere
darin bestehen, daß es eine
gute Kraftübertragung gewährleistet
und die Segmentenden auch b ei bei Verschwenkbewegungen unter bei hoher Belastung
zuverlässig führt.
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Das erfindungsgemäße Gelenk läßt sich in insbesondere geschweißter
Konstruktion verwirklichai z.B. wenn verhältnismäßig geringe Stückzahlen verlangt
werden. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Elemente aus Abschnitten
des Ausbauprofiles der Segmente hergestellt, und die Verbindung besteht aus einer
auf die einander zugekehrten Stirnflächen der Abschnitte befestigten Platte, deren
seitliche Vorsprünge die Stützen für die Profilstirnflächen bilden. Vorzugsweise
verwendet man dabei Abschnitte des betreffenden Ausbauprofils, daß man vorher um
mindestens die Stege, allgemein um die äußeren Enden der Profilflansche gekürzt
hat.
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Von besonderem Vorteil sind andererseits Gelenke gemäß der Erfindung,
bei denen die Elementpaare, deren Verbindung und die Stützen einteilig in einem
Gußkörper ausgebildet sind. Hierbei läßt sich nämlich für die genannten Elemente
die jeweils günstigste Formgebung verwirklichen.
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Der Anschluß der Segmente an die Elemente des Gelenkes besteht vorzugsweise
jeweils aus einem das Segment und das ihm zugeordnete Element durchsetzenden Bolzens,
wobei zum beweglichen Anschluß des einen der Elemente an das zugeordnete Segment
ein
langloch in dem betreffenden Element vorgesehen wird. Unabhängig
von der in dem Bolzen verwendeten Spannvorrichtung - Schraube oder Keil - läßt sich
das feste Segment kraftschlüssig mit dem Gelenk verbinden. Das hat den Vorteil,
daß das Gelenk z.B. an der Kappe eines Uürstockausbaus, aber natürlich auch an einem
Stempel vormontiert werden kann, was die Ausbauarbeit vor Ort erleichtert und verkürzt.
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Die Verschwenkbewegung des Gelenkes läßt sich verbessern, wenn gemäß
einem anderen Merkmal der Erfindung die auf den Stützen angeordneten Ab stützflächen
für das winkelbeweglich angeschlossene Segment konvex gekrümmt sind.
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Ferner läßt sich die Befeqtigung der Profilsegmentenden an dem Gelenk
durch auf den Stützen außen an die Abstützflächen anschließende Vorsprünge zur Abstützung
des Gelenkes auf den Außenseiten der Profilsegmente verbessern. Die dem Winkel beweglichen
Segment zugeordneten Vorsprünge werden dabei zweckmäßig mit den Ausnehmungen für
die über die Mantelfläche des Segmentes vorstehenden Teile des Bolzens versehen,
wobei die Ausnehmungen entsprechend der Winkelbewegung gekrümmte Begrenzungslinien
aufweisen.
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Bef der Winkelbewegung tritt zunächst eine Abwälaung der Stirnfläche
des beweglichen Segmentes auf
den Abstützflächen ein, die bei stärkeren
Abwinklungen mit einer Verschiebung der Flächen aufeinander verbunden ist. Obwohl
dabei Äbwinklungen zwischen 950 und 1250 eintreten können, kommt es nicht zu einem
Verlust der seitlichen Führung der Segmentenden an dem Gelenk. Diese Verschwenkbewegung
tritt auch ohne Behinderung der Befestigungeschraube ein.
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Vorzugsweise schließen sich an die konvexen Abstützflächen Nocken
an, welche ein überschreiten der maximalen Abwinklung, die das Gelenk bietet, vermeiden.
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Im Hinblick auf die grundsätzlich durch das Gelenk gemäß der Erfindung
gebotene Möglichkeit, verschiedene Profilgewichtsklassen mit dem gleichen Gelenk
zu verbauen, ist es zweckmäßig, das feste Element kraftschlüssig anzuschließen.
Dazu tragen die diesem Segment zugeordneten Vorsprünge, Abstufungen zur Aufnahme
der Flanschen bzw. der Stege des Profiles.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der Figuren in der
Zeichnung; es zeigen: Figur 1 die obere Ecke eines Türstockausbaus mit einem erfindungsgemäßen
Gelenk in Seitenansicht,
Pigur 2 einen Schnitt längs der Linie II
II der Figur 1, Figur 3 eine der Figur 1 entsprechende Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen
Gelenkes als Gußkörper, Figur 4 einen Schnitt längs der linie IV IV der Figur 3,
Figur 5 einen Schnitt längs der Linie V V der Figur 3 und Figur 6 einen Schnitt
längs der Linie VI VI der Figur 3.
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Die erste Ausführungsform der Erfindung zeigt ein Gelenk in Schweißkonstruktion,
das allgemein mit 1 bezeichnet ist. Es dient zum Anschluß der Kappe 2 eines Türstockausbaus,
die mit dem Segmentende 3 gezeichnet ist an das Ende 4 eines Stempels 5 des Türstocks.
Wie die Figur 2 erkennen läßt, handelt es sich bei den Segmenten um Rinnenprofile,
die gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der gleichen Gewichtsklasse angehören.
Folglich hat jedes Austauprofil einen Profilboden 6,zwei daran anschließende Flansche
7 bzw. 8 und an den freien Enden der Flansche 7 und 8 angeordnete Stege 9 bzw. 10.
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Das Gelenk besteht aus einem Elementpaar, nämlich aus zwei Elementen
des gleichen Profils, die mit 11 bzw. 12 bezeichnet sind. Wie die Figur 2 zeigt,
entsprechen die Profile der Elemente 11 und 12 den Profilen der Segmente 2 und 5
weitgehend. Sie besitzen wie diese einen Boden 13 und die beiden daran anschließenden
Profilflansche- 14 und 15. Bei praktischer Ausführung des Gelenkes werden daher
die Profile der Elemente durch Kürzen der Profilflansche 7 bzw. 8 um mindestens
die von den Stegen 9 bzw. 10 eingenommene Länge gewonnen, Die beiden Elemente 11
und 12 sind winkelsteif miteinander verbunden. Gemäß dem im den Figuren 1 und 2
wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ist das Gelenkelement 11 mit seiner Stirnseite
16 auf eine Platte 17 geschweißt. Die Stirnseite des Gelenkelementes 12 hat dagegen
zwei winklig zueinander stehende Teile flächen 18 bzw. 19, wobei die Teilfläche
18 an den Profilboden 13 anschließt. Auch die Flächen 18 und 19 sind mit der Platte
17 verschweißt.
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Die Platte 17 ragt jedoch über die Mantelflächen der Elemente 11 und
12 nach beiden Seiten heraus.
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Indiese beiderseits des Gelenkes herausragenden Teile 20 und 21 sind
Einschnitte 23 gemacht. Im Tiefsten der Einschnitte 23 entstehen dadurch Flächen
24, die die Stirnflächen von Stützen darstellen, welche durch die vorspringenden
Teile 20 und 21 der Platte gebildet werden. Die Flächen 24 sind
konvex
gekrümmt, also daß sie als Wälzflächen für die ihnen aufliegenden Bereiche der Stirnfläche
25 des Profilsegmentes 4 verwendet werden können.
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In den Enden 3 und 4 der Segmente 2 bzw. 5 befinden sich Bohrungen
27 bzw. 28 zur Aufnahme von Schraubbolzen, deren Köpfe bzw0 Muttern sich auf den
die Bohrungen umgebenden flächen auf der Außenseite der Segmente 2 bzw. 5 abstützen.
Mit der Bohrung 27 fluchtet eine Bohrung in dem Element 11, so daß durch den nicht
dargestellten Bolzen eine kraftschlüssige Verbindung des Elementes 11 mit dem Ende
3 des Profilsegmentes 2 erzielt wird, sobald man die Schraube des betreffenden Bolzens
anzieht.
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Im Ende 4 des Segmentes 5 befindet sich ein langloch 30, so daß der
Schraubenbolzen 31 gegenüber dem Element 12 des Gelenkes Relativbewegungen ausführen
kann. Dadurch wird die Beweglichkeit der Segmente 2 und 5 gewährleistet, wodurch
der von den Segmenten eingeschlossene Winkel veränderlich ist.
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Bei einer solchen Bewegung wälzt sich der der Wälzfläche 24 aufliegende
Teil der Stirnfläche 25 des Endes 4 des Segmentes 5 auf der Fläche 24 ab. Der Bolzen
31 wandert in dem Langloch 30 des Elementes 12, bis er das betreffende Ende des
langloches erreicht hat. Die Beweglichkeit der Segmente 2 und 5 gegeneinander ist
also eingeschränkt aber nicht aufgehoben.
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Da die über die Wälzflächen 24 nach unten vorstehenden Vorsprünge
33, 34 der Platte das Ende 4 des Segmentes 5 zuverlässig führen und da außerdem
wegen der engen Toleranzen zwischen dem Element 12 und dem Profilsegmentende 4 vorhanden
sind, werden Bewegungen ausgeschlossen, die nicht in der Gelenkebene stattfinden.
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Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 bis 6 bezeichnen gleiche
Bezugszeichen einander entsprechende Teile.
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Die in diesem Ausführungsbeispiel wiedergegebene Ausführung des erfindungsgeäßen
Gelenkes als einteiliger Gußkörper führt zur monolitischen Ausbildung des Elementpaares
il bzw. 12 sowie seiner Verbindung, die in dem Gußkörper mit einem Vorsprung 40
verwirklicht ist. Seine ,,tirnfläche 41 dient zur Abstützung der Stirnfläche 42
des Endes 3 des Segmentes 2. An jeder Seite des Vorsprunges 40 führt eine Rippe
39 zu den Vorsprüngen 33 bzw. 34, die an jeder Seite des Gelenkes angebracht sind.
Diese Vorsprunge besitzen Ausnehmungen 44 für die über die Mantelfläche des Segmentes
5 vorstehenden Teile des Bolzens 31, d. i. die Mutter 45. Die Ausnehmung 44 hat
im übrigen eine gekrümmte Begrenzungslinie 46, welche der Verschwenkbewegung Rechnung
trägt.
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Das Element 12 ist, wie sich aus Figur 4 ergibt, entsprechend dem
Profil des Segmentendes ebenfalls profiliert. Dagegen ist das Element 11 massiv
ausgebildet.
Es besitzt eine nach unten weisende Nase 48, welche
sich an die konvex gekrümmte Wälzfläche 24 anschließt und einen Anschlag bildet,
der die Verschwenkbewegung des Gelenkes begrenzen kann.
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An den Vorsprüngen 33 sind ebenfalls beiderseits der Fläche 41 Nasen
49 angebracht, um das Ende 3 des Profilseginentes 2 zusätzlich zu führen. Wie Figur
4 erkennen läßt, ist an der Innenseite der Nasen 49 bzw. 50 jeweils eine Abstufung
51 bzw.
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52 angebracht. Sie besteht aus mehreren jeweils nach außen versetzt
angeordneten Teilflächen 53, 54 bzw. 55. Diese dienen zur Aufnahme der Flanschen
verschiedener Gewichtsklassen der Profile.
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Patent ansprüche