DE2613032A1

DE2613032A1 - Verbindung fuer kanalabschnitte und dergleichen

Info

Publication number: DE2613032A1
Application number: DE19762613032
Authority: DE
Inventors: Takayoshi Tanikawa
Original assignee: Seibu Polymer Kasei KK
Current assignee: Seibu Polymer Kasei KK
Priority date: 1975-03-27
Filing date: 1976-03-26
Publication date: 1976-10-14
Also published as: US4027902A; JPS51111919A; DE2613032C2; JPS5537673B2

Description

S 2880/Hl

DR. WOLFGANG MÜLLER-BORE (PATENTANWALT VON 1927 - 1975) HANS W. GROENING. DIPL.-ING. DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CH EM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL, DIPL.-PHYS.

SEIBU POLYMER KASEI K.K. Tokyo, Japan

Ii. niu.

ta?6

Verbindung für Kanalabschnitte und dergleichen

Die Erfindung betrifft eine Verbindung für Kanalabschnitte und dergleichen, die in der Lage ist, sich einem ungleichförmigen Absenken der Kanalabschnitte anzupassen.

Es ist bereits bekannt, zum Ausgleich des ungleichförmigen Absenkens eines Kanals die Verbindung zwischen Kanalabschnitten aus Beton aus einem elastischen Material, wie Kautschuk oder Kunstharz, herzustellen. Dabei werden die beiden Enden eines kurzen rohrförmigen flexiblen Elementes, welches diese Verbindung bildet, um die gegenüberliegenden Innenflächen der Kanalabschnitte herum verankert. Alternativ wird ein Bolzen an der Rückseite des flexiblen Elementes befestigt, wobei ein Teil des flexiblen Elementes an dem Bolzen aufgehängt ist, wodurch die Spannung in dem flexiblen Element infolge des Unterschieds zwischen dem inneren und äußeren Wasserdruck im Kanal auf ein Minimum reduziert wird. In beiden Fällen wird der Erddruck, der auf die Verbindung zwischen den Kanalabschnitten wirkt, von einer Betonmasse getragen, die hinter das gesamte flexible Teil gegossen ist, so daß das flexible Teil nur

609842/0690

den inneren Wasserdruck und den Grundwasserdruck zu tragen hat. Im Falle eines sehr starken ungleichmäßigen Absenkens des Bodens oder einer Verschiebung der Kanalabschnitte in Längsrichtung oder in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung während eines Erdbebens führt dies somit dazu, daß der Spalt an der Verbindungsstelle sich merklich aufweitet, wodurch der um die Kanalabschnitte herumlagernde Schlamm und Sand in direktem Kontakt mit dem flexiblen Element kommt. Dadurch wirktein sehr hoher Erddruck.direkt auf das flexible Element, was dazu führt, daß sich eine Schaden bedingende Spannung in dem flexiblen Element entwickelt, so daß nicht nur die Wasserströmung beeinträchtigt, sondern auch die lebensdauer des flexiblen Elementes oft verringert wird.

Wenn bei dem herkömmlichen Verfahren der Spalt an der Verbindungsstelle der Kanalabschnitte sich infolge eines starken ungleichmäßigen Absenkens aufweitet, kommen der um die Kanalabschnitte herumlagernde Schlamm und Sand in direktem Kontakt mit dem flexiblen Element und die in ihm enthaltenen zerkleinerten Steine oder rollendes Gestein, Holz— oder Eisenstücke, die von dem in dem Kanal strömenden Wasser mitgerissen werden, können das flexible Element beschädigen, was oft.zu einem Reißen des flexiblen Elementes führt.

Weiterhin werden als Folge einer ungleichmäßigen Absenkung des Bodens benachbarte Kanalabschnitte sehr stark an der Verbindungsstelle zwischen ihnen in eine Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Kanals verschoben. Dies hat zur Folge, daß sich der Spalt an der Verbindungsstelle sehr stark aufweitet, wobei die Oberfläche des flexiblen Elementes innerhalb der Verbindung zwischen den Kanalabschnitten eine große Zahl von Falten bildet, welche den Widerstand gegenüber der Wasserströmung stark erhöhen. Um die Entwicklung der zu Schäden führenden Spannung in dem flexiblen Element

609842/0690

infolge des Wasserdruckunterschieds zwischen der Innenseite und- der Außenseite des Kanals auf ein Minimum zu reduzieren, werden in festgelegten Intervallen auf der Rückseite des flexiblen Elementes Bolzen angeordnet, wodurch ein Ende des flexiblen Elementes aufgehängt ist. In diesem Fall können die Kanalabschnitte jedoch einem ungleichmäßigen Absenken des Bodens wegen des Widerstandes der Bolzen gegenüber einer Verformung nicht glatt folgen, der sich entwickelt, wenn benachbarte Kanalabschnitte in verschiedenem : Ausmaß an der Verbindungsstelle in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung verschoben werden. Dies führt zu vielen anderen Nachteilen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, diese Nachteile zu beseitigen und eine Verbindung zwischen Kanalabschnitten zu schaffen, die sich einem ungleichmäßigen Absenken ohne Beeinträchtigung des Verbindungselementes anpassen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgem.äß durch ein kurzes rohrförmiges flexibles Element gelöst, das sich über die Verankerungselemente an den gegenüberliegenden Enden der zu verbindenden Kanalabschnitte so erstreckt, daß der wasserdichte Zustand der ganzen Verbindung aufrechterhalten wird, während ein verstärkendes Element lose an der Innenseite und.an der Außenseite des flexiblen Elementes befestigt ist, um den inneren und äußeren Wasserdruck und den Erddruck zu tragen und auf die Verankerungselemente zu übertragen, wodurch das flexible Element gegenüber einer Beschädigung von der Innenseite und der Außenseite der Verbindung her vollsäändig geschützt ist. Darüber hinaus hat diese Verbindung die Fähigkeit, daß sie auf einfache Weise austauschbar und reparierbar ist, da das Verstärkungselement und das flexible Element leicht in den Kanalabschnitt eingesetzt und daraus entfernt werden können. Dies "hat den Vorteil, daß das flexible Element bei einem Erdbeben nicht bricht ,oder reißt. Darüber

609842/0690

hinaus ist die Verschiebung des Verstärkungselementes vollkommen frei innerhalb zulässiger Grenzen, so daß das Verstärkungselement einer starken ungleichen Absenkung oder Versetzung glatt folgen kann, wobei der v/asserdichte Zustand beibehalten wird. Da die Innenfläche der Verbindung immer eben und glatt auch bei einem ungleichförmigen Absenken gehalten werden kann, ergibt sich praktisch kein Verlust der Wasserdruckhöhe, wenn die Verbindung in Kanälen benutzt wird, in denen Wasser strömt. Die Verbindung kann somit nicht nur in Kanälen für die Wasserversorgung und die Abwasserabführung wirksam verwendet werden, sondern auch in Unterführungsleitungen und öffentlich genutzten Kanälen, wo nur der Unterwasserdruck und der Erddruck wirksam sind.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Verbindung für Kanalabschnitte und dergleichen, bestehend aus kurzen rohrförmigen flexiblen Elementen aus elastomerem Material, die an den Enden von benachbarten Kanalabschnitten befestigt werden, und aus einer Vielzahl von Verstärkungselementen, die sich zwischen den Enden dieser Abschnitte erstrecken. Die Verstärkungselemente sind auf der Innenseite und Außenseite der flexiblen Elemente vorgesehen und sind so einstellbar, daß sie sich Änderungen des Spaltes zwischen benachbarten Abschnitten anpassen.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt perspektivisch eine Ausführungsform einer Verbindung eines Kanals mit guadaratischem Querschnitt.

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-II von Fig. Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie III-III von Fig.

R09842/0690

_ 5 —

Fig. 4a und 4b zeigen Seitenansichten der Verbindung von Fig. 1, wobei Fig. 4a den ursprünglichen Zustand der Verbindung zweier Kanalabschnitte und Fig. 4b die Verbindung nach einer zulässigen Verschiebung infolge eines ungleichmäßigen Äbsenkens zeigt.

Fig. 5 zeigt in einer Teilansicht einen Schnitt durch eine weitere Ausführung eines flexiblen Elementes.

Fig. 6 zeigt perspektivisch eine weitere Ausführungsform eines Verstärkungselementes.

Fig. 7 zeigt im Schnitt Verbindungen in Längsrichtung eines Kanals.

Wie aus den Figuren 1 bis 3 zu ersehen ist, werden Kanalabschnitte 1 und 1' miteinander verbunden, welche aus quadratischen oder kreisförmigen Betonrohren bestehen. An den gegenüberliegenden Enden der Kanalabschnitte 1, 1' sind insgesamt rechteckige oder kreisförmige Verankerungselemente 2, 2¹ befestigt. Das Verankerungselement 2 besteht aus einem Sitz 2A, an dem das Ende eines kurzen rohrförmigen flexiblen Elementes 4 aus Kautschuk oder Kunstharz befestigt ist. Die Hohlräume 9 und 9' innerhalb und außerhalb davon überspannen den Sitz 2A . Das Verankerungselement 2 ist an dem Kanal 1 durch Ankerbolzen 8 festgelegt.

Die Verankerungselemente 2, 2' sind an den gegenüberliegenden Enden der Kanalabschnitte so befestigt, daß sie zwischen sich einen Abstand b haben. Die beiden Enden des kurzen rohrförmigen flexiblen Elementes 4 aus Kautschuk oder Kunstharz mit einem gewellten Querschnitt sind zwischen den Sitzen 2A, 2A¹ der Verankerungselemente 2, 2¹ festgelegt. In die Hohlräume 9, 9', die innerhalb und außerhalb der Sitze 2A, 2A' vorgesehen sind, sind die Enden von Verstärkungselementen 3, 3' so eingeführt, daß Vorsprünge 7,

609842/0690

an den Enden der Verstärkungseleinente 3, 3' verhindern, daß die Verstärkungselemente aus den Hohlräumen 9, 9' herausgezogen werden. Die Hohlräume 9, 9' haben durchgehende Ausnehmungen, die dem Schnittprofil des Kanalabschnittes 1, 1' folgen, wobei die Breite d ihrer offenen Ränder etwas größer ist als der Durchmesser der Verstärkungselemente 3, 3', so daß die Elemente 3, 3' einer ungleichförmigen Versetzung der Kanalabschnitte 1,1' frei folgen können. Die Verstärkungselemente 3, 3' sind im Schnitt quadratisch oder kreisförmig. Eine große Anzahl dieser Verstärkungselemente wird parallel zueinander in die Hohlräume 9, 9' an den Enden der Kanalabschnitte 1, 1' in einer insgesamt rohrförmigen Anordnung eingesetzt. Der Spalt e zwischen aneinandergrenzenden Verstärkungselementen ist erforderlich, damit ein glattes Verschieben der benachbarten Kanalabschnitte 1 , 1' in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Abschnitte während einer ungleichförmigen Versetzung des Bodens möglich ist. Der Spalt e ist mit einem weichen elastischen Material, beispielsweise Schaumgummi oder Kunststoffasphalt oder mit Dichtungskitt, gefüllt, um zu verhindern, daß Schlamm und Sand um die Verbindung herum in den Spalt e oder in den Hohlraum gelangen, in welchem das flexible Element 4 umgeben von den Verstärkungselementen 3, 3¹ angeordnet ist, und um einen Raum zu geben, der für die Montage der Befestigungselemente erforderlich ist. Das flexible Element 4 ist ein kurzes Rohr, dessen Ränder mittels Beilagscheiben 5, 5· und Muttern 6, 6', die auf geeigneten. Bolzen sitzen, gegen die Mittelsitze 2A, 2A¹ der verankerungselemente 2, 2* gehalten werden. Diese Bolzen und Muttern können von innerhalb des Kanals eingeführt oder entfernt werden, indem die Verstärkungselemente

3 innerhalb der Verbindung entfernt werden, die von innerhalb der Kanäle 1,1' demontierbar ist. Das flexible Element

4 gemäß Fig. 2 ist im Schnitt gewellt, so daß es sich ela- " stisch verformen kann. Das in Fig. 5 gezeigte flexible Element hat im Querschnitt viele ringförmige Hohlräume 1o. Ein flexibles Element mit derartigen Hohlräumen kann sich zur Anpassung an eine starke Versetzung benachbarter Kanalabschnitte verformen.

Wenn die Kanalabschnitte 1 , 1' in Längsrichtung so versetzt werden, daß der Spalt zwischen den Abschnitten 1,1' weiter wird, kann diese Verschiebung nur soweit gehen, bis die Vorsprünge 7, 7¹ an den Enden der Verstärkungselemente 3, 3* an den oberen Rändern der Hohlräume 9, 9' anschlagen, so daß eine Zwangsverformung des flexiblen Elementes 4 infolge einer übermäßigen Verschiebung sowie ein Unterbrechen der Verbindung benachbarter Kanäle an der Verbindungsstelle vermieden werden kann. Wenn das ungleichförmige Versetzen bzw. Absenken der Kanalabschnitte 1,1' fortschreitet, nimmt der Spalt e zwischen den Verstärkungselementen 3, die die Verankerungselemente 2, 2* verbinden, allmählich ab.Wenn die zulässige Absenkung erreicht ist, verschwindet der Spalt im Grunde genommen, wobei die Verstärkungselemente an der Seitenwand der Verbindung eng gegeneinander gedrückt werden. Fig. 4a und 4b zeigen die Stellung der Verstärkungselemente an den Seiten der Verbindung vor und nach ihrer Verschiebung, wenn die benachbarten Kanalabschnitte 1, 1' in Querrichtung versetzt werden. Fig. 4a zeigt die Stellung der Verstärkungselemente vor einem ungleichförmigen Absetzen. Fig. 4b zeigt ihre Stellung, nachdem die zulässige Verschiebung der benachbarten Kanalabschnitte erreicht ist.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Verstärkungselment 3 ein balkenförmiges Element. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist es auch möglich, große und kleine quadratische Teleskoprohre 3A, 3B oder kreisförmige Teleskoprohre so zu kombinieren, daß nine Erhöhung des Abstandes zwischen den Abstützungen hervorgerufen durch ein ungleichförmiges Absenken durch das gegenseitige gleitende Verschieben dieser Rohre aufgenommen werden kann. Bei dieser Anordnung kann das Ausfahren und Zusammenziehen der Verstärkungselemente weiter gesteigert werden. Außerdem ist das Einsetzen und Entfernen der Verstärkungselemente 3, 3' in die Kanalabschnitte 1,1' und aus diesen Abschnitten heraus s6hr einfach. Darüber

609842/0690

hinaus kann ein Vorsprung 11 an einem Teil eines Rohres 3B mit kleinem Durchmesser und ein Schlitz 12 in Längsrichtung eines Rohres 3A mit großem Durchmesser vorgesehen werden, so daß der Vorsprung 11 in dem Schlitz 12 gleiten kann. Auf diese Weise kann ein Trennen infolge der Überschreitung der Gleitgrenze bei einem fortschreitenden ungleichförmigen Absenken verhindert werden. Außerdem kann ein Ausfall des flexiblen Elementes 4 infolge einer Dehnung über eine zulässige Grenze hinaus ausgeschlossen werden.

Bei einer solchen Anordnung kann der Erddruck, der rundherum auf die Verbindung wirkt, voll von den äuSeren Verstärkungselementen 3 aufgenommen werden. Eine nachteilige Verformung infolge des Außendrucks, der natürlich auf das flexible Element 4 wirkt, welches von den Verstärkungselementen 3, 3' umgeben ist, kann durch die inneren Verstärkungselmente 3¹ gänzlich ausgeschlossen werden. Gleichzeitig kann die Ausbildung einer nachteiligen inneren Spannung verhindert werden, die der Hauptgrund einer verminderten Lebensdauer des flexiblen Elementes 4 ist.

Die auf die inneren und äußeren Verstärkungselemente 3, 3' wirkende Belastung wird auf die Verankerungselemente 2, 2' mit hoher Steifigkeit und Festigkeit übertragen, die an den Kanalabschnitten 1,1' befestigt sind. Ein Teil der übertragenen Belastung kann von dem Beton der Kanalabschnitte über die Ankerbolzen 8, 8¹ absorbiert werden.

Der innere Wasserdruck wirkt auf das flexible Element 4 genauso wie der äußere Wasserdruck. Die äußeren Verstärkungselemente 3, die die gesamte Außenseite des flexiblen Elementes abdecken, verhindern jedoch eine nachteilige Verformung des flexiblen Elementes infolge des inneren Wasserdrucks. In gleicher Weise wird das Entstehen einer nachteiligen inneren

B09842/0690

Entspannung in dem flexiblen Element verhindert, die eine Reduzierung der Lebensdauer bedingen würde. Die inneren und äußeren Verstärkungselemente 3, 3', die das flexible Element 4 vollständig umschließen, gewähren dem flexiblen Element einen perfekten Schutz vor Beschädigungen oder Störungen infolge von Schlamm oder Sand, der sich dort sammelt oder beim Zuwerfen des Raums um die Verbindung dort hinfällt,oder infolge von kantigen Steinen, die sich in dem Schlamm und Sand befinden,oder infolge von Kies, Holz .oder Eisenstücken, die in dem durch die Kanalabschnitte fließenden Wasser enthalten sind.

Wenn das ungleichmäßige Absenken benachbarter Kanalabschnitte groß ist, kann wegen der inneren Verstärkungselemente 3', welche durchgehend parallel in der Verbindung angeordnet sind, die Innenfläche der Verbindung insgesamt als Wand mit einer flachen glatten Oberfläche erhalten bleiben. Es ergibt sich somit nur ein sehr geringer Verlust der Druckhöhe des Fluids, so daß gute hydraulische Bedingungen aufrechterhalten v/erden können. Da das flexible Element in der Umhüllung der Verstärkungselemente geschützt ist, ist es sehr unwahrscheinlich, daß das flexible Element, wie dies in der herkömmlichen Praxis öfter vorkommt, durch den Betonrand beschädigt wird, und sich eine verringerte Lebensdauer bei einem ungleichförmigen Absetzen des Kanals einstellt.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform in einer Anordnung, bei welcher ein Satz der Verbindung von Fig. 2 mit Verankerungselementen 2, 2', Verstärkungselementen 3, 3' und dem rohrförmigen flexiblen Element 4 an einem anderen Satz der Verbindung so befestigt ist, daß das Verankerungselement 2 der einen Verbindung dem Verankerungselement 2¹ der anderen Verbindung in Längsrichtung des Kanals gegenüberliegt. Insbesondere zeigt Fig. 7 eine Schnittansicht des befestigten Abschnitts der einen Verbindung an der

609842/0690

- 1ο -

anderen Verbindung. Die anderen Abschnitte des Kanals entsprechen denen von Fig. 2. Diese Abschnitte sind in Fig. 4 weggelassen. Bei dieser Anordnung werden die hydraulischen Zustände und die Funktion des Kanals durch ein starkes ungleichförmiges Absetzen bzw. Versetzen nicht beeinträchtigt und die Verschiebung des Kanals kann leicht absorbiert werden.

609842/0690

Claims

ANSPRÜCHE

1.) Verbindung für Kanalabschnitte und dergleichen, gekennzeichnet durch ein kurzes flexibles Element (4) aus elastischem Material, dessen Enden jeweils an einem der angrenzenden Enden von zwei fluchtend ausgerichteten Kanalabschnitten (1, 1') befestigt sind, durch eine Vielzahl von parallelen Verstär— kungselementen (3, 3¹), die sich zwischen den benachbarten Enden der Kanalabschnitte (1, 1') innerhalb und außerhalb des flexiblen Elementes (4) erstrecken, und durch Einrichtungen zum losen Verbinden der Enden der Verstarkungselemente (3, 3') mit den benachbarten Enden der Kanalabschnitte (1, 1')/ so daß die Verstärkungselemente (3, 3¹) verschwenken können und so eine Relativverschiebung der Kanalabschnitte {1, 1¹) zulassen.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkverbindungseinrichtungen ein Paar von Verankerungselementen (2, 2') mit Sitzen (2A, 2A¹) für rohrförmige flexible Elemente (4) und ringförmige Hohlräume (9, 9') innerhalb und außerhalb der Sitze (2A, 2A¹) aufweisen, welche die Verstärkungselemente (3, 3¹) aufnehmen.

• 3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige flexible Element (4) eine gewellte Seitenwand hat.

4. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des rohrförmigen flexiblen Elementes (4) eine Vielzahl von ringförmigen Hohlräumen (1o) hat.

609842/0 690

5. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verstärkungselement (3, 3') einen Vorsprung (7, 7') an jedem Ende hat, der lose in einen Hohlraum (9, 9¹) in einem Verankerungselement (2, 2¹) paßt.

6. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen benachbarten Verstärkungselementen (3, 3¹) mit einem elastischen Material gefüllt ist.

7. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente (3, 3^l) aus Rohren (3A und Balken (3B) bestehen, die gleitend verschiebbar in die Rohre (3A) eingesetzt sind.

8. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Verankerungselementen (2, 2'), die zwischen fluchtend ausgerichteten Kanalabschnitten (1, 1') vorgesehen sind, durch eine Vielzahl von kurzen rohrförmigen flexiblen Elementen (4), die zwischen die Vielzahl von Verankerungselementen (2, 2¹) eingepaßt sind,und durch eine Vielzahl von Verstärkungselementen (3, 3¹)/ die lose innerhalb und außerhalb der flexiblen Elemente (4) zwischen den Verankerungselementen (2, 2¹) derart angeschlossen sind, daß sie der Verschiebung der Kanalabschnitte (1, 1¹) folgen können.

finS842/069Q