DE2500705C2 - Gelenk zur Verbindung von Segmenten aus Rinnenprofil des stählernen Streckenausbaus im Berg- und Tunnelbau - Google Patents

Description

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 Profilstegen bzw. mit den an den Enden der Profilstege angeordneten Flanschen dem Gebirgsstoß zugekehrt eingebaut wird.

Derartige Gelenke tragen die Tatsache Rechnung, daß im Zuge der Aufnahme des Gebirgsdruckes bei nachgiebigem 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. 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.

Beim Tü^rstockausbau werden Riniienprofile aber auch mit Rücksicht auf sfie solchen Profilen im allgemeinen gemeinsame Eigenschaft der fast gleichen Widerstandsmomente in den Hauptachsen der Profile eingesetzt. Deshalb hat man bereits vorgeschlagen, nicht nur Stempel, sondern auch Kappen aus Rinnenprofilsegmenten im Türstockausbau zu verwenden, weil derartige Kappen anders als die traditionellen I- und Gl-Profile nicht die Tendenz haben, sich unter Belastung auf den Stempeln zu verdrehen und zu kippen. Wegen der Druckbelastung der Kappen baut man das Kappenprofil jedoch in um 180 vcrschwenktcr Lage gegenüber den Stempelprofilen ein.

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.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Elementpaar, dessen Elemente in dieSegmentenden zwischen die Profilstege 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.

Da bei diesem Gelenke^\die Elemente in den

Innenraum der Innenprofil eingelegt sind, lassen sich mit den gleichen Gelenkprofilen verschiedener Gewichtsklassen gelenkig aneinander anschließen. Das beruht darauf, daß die Riniienprofile verschiedene Gewichtsklassen anähernd gleiche Abmessungen der

W) von den Flanschen bzw. Stegen eingeschlossenen Profilinnenräume haben. Je nach Ausbildung der Stützen können die aneinander angeschlossenen Profilscgmcnte sich mit ihren Enden mehr oder weniger weit überdecken. Dadurch ergibt sich eine fast momentfreie

b5 Lastübertragung von dem einen auf das andere Profilsegment. Die Stützen haben außerdem die Aufgabe, ein Abwälzen der Stirnseite des beweglich angeschlossenen Segmentes bei entsprechenden RcIa-

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tivbewegungen der Profilsegmente im Zuge der-Druckaufnahme des Ausbaus zu ermöglichen.

Ein solches Gelenk hat natürlich zahlreiche Vorteile, die insbesondere darin bestehen, daß es eine gute Kraftübertragung gewährleistet und die Stgmentenden auch bei Verschwenkbewegungen unter bei hoher Belastung zuverlässig führt

Das erfindungsgemäße Gelenk läßt sich in insbesonr; dere geschweißter Konstruktion verwirklichen, z. B. wenn verhältnismäßig geringe Stückzahlen venangr 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 Flanschen allgemein um die äußeren Enden der Profilstege gekürzt hat.

Von besonderem Vorteil sind andererseits Gelenk 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.

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 Türstockausbaus, aber natürlich auch an einem Stempel vormontiert werden kann, was die Ausbauarbeit vor Ort erleichtert und verkürzt.

Die Verschwenkbewegung des Gelenkes läßt sich verbessern, wenn gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung die auf den Stützen angeordneten Abstützflächen für das winkelbeweglich angeschlossene Segment konvex gekrümmt sind.

Ferner läßt sich die Befestigung 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.

Bei der Winkelbewegung tritt zunächst eine Abwälzung der Stirnfläche des beweglichen Segmentes auf den Abstützflächen ein, die bei stärkeren Abwinklungen mit einer Verschiebung der Flächen aufeinander verbunden ist. Obwohl dabei Abwinklungen zwischen 95° und 125° eintreten können, kommt es nicht zu einem Verlust der seitlichen Führung der Segmentenden an dem Gelenk. Diese Verschwenkbewegung tritt auch ohne Behinderung der Befestigungsschraube ein.

Vorzugsweise schließen sich an die konvexen Abstützflächen Nocken an, welche ein Überschreiten der maximalen Abwinklung, die das Gelenk bietet, vermeiden.

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.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten A usführungsbei-

Ki spiele näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 die obere Ecke eines Türstockausbaus mit einem erfindungsgemäßen Gelenk in Seitenansicht,
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II der F i g. 1,
F i g. 3 eine der F i g. 1 entsprechende Ausführungs-

form des erfindungsgemäßen Gelenkes als Gußkörper, F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der F i g. 3, F fg. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der F i g. 3 und

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI der F i g. 3.

2(i 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 F i g. 2 erkennen läßt, handelt es sich bei den Segmenten um Rinnenprofile, die gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der gleichen Gewichtsklasse angehören. Folglich hat jedes Ausbauprofil einen Profilboden 6, zwei daran anschließende Stege 7 bzw. 8

jü und an den freien Enden der Stege 7 und 8 angeordnete Flansche 9 bzw. 10.

Das Gelenk besteht aus einem Elementpaar, nämlich aus zwei Elementen des gleichen Profils, die mit 11 bzw. 12 bezeichnet sind. Wie die F i g. 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 Profilstege 14 und 15. Bei praktischer Ausführung des Gelenkes werden daher die Profile der Elements durch Kürzen der Profilstege 7 bzw. 8 um mindestens die von den Flanschen 9 bzw. 10 eingenommene Länge gewonnen.

Die beiden Elemente 11 und 12 sind winkelsteif miteinander verbunden. Gemäß dem in den F i g. 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 Teilflächen 18 bzw. 19, wobei die Teilfläche 18 an den Profilboden

so 13 anschließt. Auch die Flächen 18 und 19 sind mit der Platte 18 verschweißt.

Die Platte 17 ragt jedoch über die Mantelflächen der Elemente 11 und 12 nach beiden Seiten heraus.
In diese 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.

In den Enden 3 und 4 der Segmente 2 bzw. 5 befinden sit_!i Bohrungen 27 bzw. 28 zur Aufnahme von Schraubbolzen, deren Köpfe bzw. 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

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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.

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 dem Segmenten eingeschlossene Winkel veränderlich ist.

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.

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 derGelenkebene stattfinden.

Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 bis 6 bezeichnen gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Teile.

Die in diesem Ausführungsbeispiel wiedergegebene Ausführung des erfindungsgemäßen Gelenkes als einteiliger Gußkörper führt zur monolitischen Ausbildung des Elementpaares 11 bzw. 12 sowie seiner Verbindung, die in dem Gußkörper mit einem Vorsprung 40 verwirklicht ist. Seine Stirnfläche 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 Vorsprünge besitzen Ausnehmungen 44 für die über die

ίο 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.

Das Element 12 ist, wie sich aus Fig.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.

An den Vorsprüngen 33 sind ebenfalls beiderseits der Fläche 41 Nasen 49 angebracht, um das Ende 3 des Profilsegmentes 2 zusätzlich zu führen. Wie F i g. 4 erkennen läßt, ist an der Innenseite der Nasen 49 bzw. 50 jeweils eine Abstufung 51 bzw. 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.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

25 OO 705 Patentansprüche:

1. 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 Profilstegen, bzw. mit den an den Enden der Profilstege angeordneten, Flanschen dem Gebirgsstoß zugekehrt eingebaut wird, gekennzeichnet durch ein Elementpaar (11, 12), dessen Elemente (11, 12) in die Segmentenden (3, 4) zwischen die Profilstege (7, 8) einlegbar sind und stirnseitig eine winkelsteife Verbindung (17) aufweisen, an der beidseitig Stützen (16,24) wenigstens für Teile der Stirnflächen (25) der Segmente vorgesehen sind, wobei das eine der Elemente (11) zur Befestigung an dem einen Segment (2) und das andere Element zum begrenzt winkelbeweglichen Anschluß an das andere Segment (5) vorgesehen ist.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (11, 12) aus Abschnitten des Ausbauprofiles (13—15) der Segmente (2,5) und die Verbindung aus einer auf den einander zugekehrten Stirnflächen der Abschnitte befestigten Platte (17) bestehen, deren Vorsprünge (20, 21) die Stützen (24) für die Profilstirnflächen bilden.

3. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementpaare (11,12) deren Verbindung (17) und die Stützen (24) einteilig in einem Gußkörper ausgebildet sind.

4. Gelenk nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß der Segmente (2, 5) an die Elemente (11, 12) aus jeweils einem, das Segment und das ihm zugeordnete Element durchsetzenden Bolzen (31) besteht, und daß zum beweglichen Anschluß des deni einen Segment (5) zugeordneten Elementes (12) in diesem ein Langloch (30) vorgesehen ist.

5. Gelenk nach den Ansprüchen 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Stützen angeordneten Abstützflächen (24) für das winkelbeweglich angeschlossene Segment (5) konvex gekrümmt sind.

6. Gelenk nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch auf den Stützen angebrachte, außen an die Abstützflächen (24) anschließende Vorsprünge (33, 34) zur Abstützung des Gelenkes auf den Außenseilen des Profilsegmentendes (4).

7. Gelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dem winkelbeweglichen Segment (5) zugeordneten Vorsprünge (33) Ausnehmungen (44) für über die Mantelfläche des Segmentes vorstehende Teile (31, 45) des Bolzens aufweisen und daß die Ausnehmungen gekrümmte Begrenzungslinien (46) aufweisen.

8. Gelenk nach den Ansprüchen 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß zum kraftschlüssigen Anschluß des Endes (3) des Profilsegmentes (2) an das ihm zugeordnete Gelenkelement (11) Nasen (49) der Vorsprünge (33) mit Abstufungen (51) zur Aufnahme der Stege (7, 8) bzw. dtr Flansche (9, 10) des Ausbauprofiles aufweisen.

9. Gelenk nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Nase (48) an dem Element (11), das dem am Gelenk fest angebrachten Segmentende (3) zugeordnet ist sowie eine an der Nase (48) angebrachte Ansehlagflächc für den Boden (6) des

beweglich angeschlossenen Profilsegmentes (5).