-
"Verbolzung für den Streckenausbau im Berg- und Tunnelbau mit
-
rinnenförmigen Ausbauprofilen durch Bolzen aus Stahlprofile Die Erfindung
betriff-t eine Verbolzung für den Streckenausbau im Berg- und Tunnelbau mit rinnenförmigen
Ausbauprofilen durch Bolzen aus Stahlprofil, bei der sich die Bolzenprofilenden
auf den Ausbauprofilstegen bzw. den an deren Enden angeordneten Flanschen abstützen
und mit jeweils einem Keilgetriebe axial und in Querrichtung verspannbar sind.
-
Die erfindungsgemäe Verbolzung ist insbesondere anwendbar auf ein
neuartiges Ausbauverfahren, das von der durch Versuche und praktische Erfahrungen
erhärteten Erkenntnis ausgeht, daß durch Wegnahme der bislang zwischen den Enden
der Verbolzung und deren Anschlüssen an die Ausbauprofile häufig voiandenen Spieles
ein räumliches Tragwerk aus den StreckenausLcßuranmen und den sie verbindenden Bolzen
hergestellt werden kann. Dieses räumliche
Tragwerk kann erheblich
höhere Kräfte aufnehmen und übertragen als der herkömmliche Streckenausbau, bei
dem zwischen den Bolzenenden und den Ausbauprofilen die Möglichkeit mehr cder weniger
großer Relativbewegungen gegeben sind. Insbesondere wird bei dem neuartigen Ausbauverfahren
die sich aus der Abwechslung eines Ausbaurahmens ergebende Gesamtlänge statisch
in Teillängen unterteilt, welche einzeln auf Knickung beansprucht sind. Hierbei
ist jede Teillänge als ein in der Stabachse geführter Knickstab anzusetzen, weil
das erwähnte Spiel vor der Kraftaufnahme beseitigt worden ist.
-
Die praktische Durchführung eines solchen Ausbauverfahrens stößt bei
rinnenförmigen Ausbauprofilen auf eine grundsätzliche Schwierigkeit. Einerseits
sind nämlich die zur Beseitigung des erwähnten Spieles, d.h. zur Verwirklichung
einer Einspannung der Ausbauprofile im statischen Sinne erforderlichen Kräfte außerordentlich
hoch und müssen in der Verbolzung aufgebracht und auf das Ausbauprofil übertragen
werden.
-
Andererseits führt die Aufnahme dieser Kräfte mit den Ausbauprofilstegen-
bzw. -flanschen zu Zusnmmendrückungen dieser Profile, welche leicht den elastischen
Bereich überswhreiten können und darin zu bleibenden Verformungen führen, die sich
nachteilig auf die Kraftaufnahme des betreffenden Profils bzw. Streckenausbaus auswirken.
T<tsächlich muß man davon ausgehen, daß bei Profilgewichten der üblichen flansch-bzw,
bodenabgestützten Rinnenprofile von 33-36 kp/m Zusammendrückungen nur dann noch
im elastischen Bereich bleiben, wenn sich die Profilflansche nicht mehr
als
10 mm einander nähern. Da hierfür einerseits Belastungen von 10-15 Mp ausreichen,
kann man im allgemeinen die viel höheren Kräfte nicht aufbringen und übertragen,
welche zur Aufzehrung des Bewegungsspieles erforderlich sind.
-
Es ist bekannt, zur Erzielung des beschriebenen räumlichen TraDserkes
Zuganker zu verwenden, die jeweils von einer Stange gebildet werden. An der Stange
sind an beiden Enden das Ausbauprofil umfassende Umbiegungen vorgesehen, so daß
Jede Umbiegung eines Jeden Zugankers mit der das gleiche Äusbauprofil von der anderen
Seite her umfassenden Umbiegung des in Streckenlängsrichtung benachbarten Zugankers
durch Verbindungsmittel gekuppelt werden können. Die Aufzehrung des Bewegungsspleles
erfolgt durch das Aufbringen von Vorspannkräften in den Zugankern. Dazu dienen Druckpressen,
die zwischen benachbarten Ausbaurahmen in Kraftrichtung der Zuganker einsetzbar
sind (DT-OS 24 16 284).
-
Diese Art der Aufzehrung des Bewegungsspieles ist verhältnismäßig
arbeitsaufwendig, weil dazu hydraulische Druckpressen benutzt werden müssen, die
zunächst eingebaut und nach dem Aufbringen der Vorspannkräfte wieder entfernt werden
müssen, um sie erneut einsetzen zu können. Dieses Aufbringen der Vorspannkräfte
muß auch so erfolgen, daß die einmal in den betreffenden Zugankern erzielten Spannungen
nicht wieder verlorengehen. Die in den Zugankern nach Aufbringung der Kräfte herrschenden
Zugspannungen müssen also aufrecht erhalten werden. Das s-~-tzt voraus, daß
man
entweder den letzten der gesetzten Streckenbaue vor Ort im Gebirge verankert oder
die Vorspannung so lange aufrecht erhält, bis durch den einsetzenden Gebirgsdruck
die Streckenbaue so weit festgelegt sind, daß sie nicht mehr in der Streckenlängsrichtung
nachgeben können. Beide Verfahren sind in der Praxis schwierig durchzuführen, wenn
das gewünschte räumgleiche Tragwerk-tatsächlich erreicht und erhalten iwerden soll.
-
Auch die eingangs beschriebene Verbolzung ist bekannt (DT-PS 618 856)
und diente ebenfalls dazu, einen in sich geschlossenen Verband aus der Verbolzung
und den Streckenrahmen herzustellen. Bei rinnenförmigen Ausbauprofilen ist allerdings
eine Hilfslasche erforder-1lich, welche auf den betreffenden Profilboden geschweiß
ird. Zwischen dieser Hilfslasche und den Flanschen des Ausbauprofils werden die
verJüngten Enden der Stahlprofilbolzen eingesetzt, deren Stege Schlitze tragen.
Die Keile des Keilgetriebes werden einerseits in diese Schlitze eingetrieben und
führen zur Verspannung der Bolzenenden in Querrichtung zwischen den überständen
der erwähnten Hilfslasche und den betreffenden Flanschen des Ausbauprofiles durch
Auseinandertreiben der verjüngten Bolzenenden; andererseits werden Keile zwischen
die Stirnseite der Bolzenenden und die Schenkel des Ausbauprofiles eingetrieben,
welche zur axialen Verspannung der Bolzen zur Aufbringung von Druckkräften in den
Bolzenprofilen führen.
-
Zwar läßt sich mit einer derartigen Verbolzung das Bewegungsspiel
in der Verbindung der Bolzen mit den
Ausbauprofilen aufzehren, weil
in axialer und in Querrichtung Kräfte aufgebracht werden können. Die Festigkeit
der erzielten Verbindung reicht aber nicht im entferntesten aus, um die Kräfte eines
räumlichen Tragwerkes zu übertragen, das bis an die Grenze seiner bleibenden Verformung
oder sogar noch darüberhinaus beansprucht werden soll. Außerdem ist die axiale Vorspannung
der Bolzenprofile nicht günstig, weil bei Belastung des räuinlichenTragwerkes zuerst
die Druckvorspannung aufgezehrt werden muß, bevor die Bolzen auf Zug belastbar werden.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verbolzung zu schaffen,
welche ohne nennenswerte,in Streckenlängsrichtung wirkende Vorspannkräfte in den
Bolzenprofilen aufbringen zu müssen, eine vollständige Aufzehrung des Bewegungsspieles
in den Verbindungen der Bolzenenden mit den Ausbauprofilen ermöglicht und deren
Verbindungen so widerstandsfähig sind, daß sie die von einem räumlichen Tragwerk
aufzunehmenden Kräfte ohne Schaden übertragen können.
-
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an jedem
Bolzenprofilende ein in den Innenraum des Ausbauprofiles ragender Vorsprung zur
Abstützung der Ausbauprofilschenkel und eine Klammer mit axialem Anzug angeordnet
ist, welche die Ausbauprofilschenkel bzw. - flansche von außen umfaßt, und daß auf
den Schenkeln der Klammer die Axialkeile des Keilgetriebes angebracht sind, dessen
Schub auf einen Querschieber gerichtet ist, welcher der Vorsprung am Bolzenprofilende
ist.
-
Der in den Innenraum des Ausbauprofils ragende Vorsprung hat einerseits
die Aufgabe, gefährliche Zusammendrückungen der Profilschenkel zu verhindern, andererseits
dient er als Querschieberßes Keilgetriebes, das die Querkräfte aufnimmt, die das
anfangs in der Verbindung vorhandene Bewegungsspiel in dieser Richtung aufzehren.
Die Klammer dient zur Einspannung des Ausbauprofils und zur Auszehrung des Bewegungsspiels
in axialer Richtung. Sie ist über das Keilgetriebe mit dem Bolzen verbunden,so daß
auf diesen lediglich Querkräfte, jedoch keine Druc- und Zugkräfte in Streckenlängsrichtung
aufgebracht werden.
-
Die Festigkeit einer solchen Verbindung ist nahezu beliebig, weil
sie praktisch nur von der Dimensionierung der Klammer und des Bolzenprofiles abhängt
und das Ausbauprofil nicht nachgeben kann.
-
Die Erfindung hat den Vorteil, daß praktis di das numliche Tragwerk
bereits mit der Vervollständigung der Verbindungen der Bolzenenden mit den Ausbauprofilen
hergestellt ist, also eine Festlegung der Baue nicht erst abgewartet zu werden braucht.
Dadurch wird ein wesentlicher Anteil des bisherigen Arbeitsaufwandes eingespart,
der zur Herstellung des räumlichen Tragwerkes erforderlich war. Außerdem wird durch
bloßes Betätigen der Klammer das gesamte Bewegungsspiel in axialer und in Rnerrichtung
in der betreffenden Verbindung aufgezehrt, wodurch nicht nur eine gleichmäßige Verspannung
der Ausbauprofile mit den Bolzen in allen Richtungen möglich ist, sondern auch eine
vereinfachte Handhabung der Verbolzung erzielt wird.
-
Vorzugsweise und gemäß einem weiteren Merkmal der
Erfindung
wird die Klammer im Profil des Bolzens geführt und mit einem Widerlager für die
Keile auf dem Querschieber gehalten, und die Profile der Klammerschenkel sind ineinandergelegt
und besitzen eine Führung, die aus einem Zapfen und einem Langloch besteht. Die
Führung der Klammer vermeidet Verkantungen des Bolzenprofiles,und ihre Halterung
am Querschieber hat den Vorteil, daß für die Befestigung der Klammer keine zusätzlichen
Bauteile erforderlich sind; das Ineinanderlegen der Klammerschenkel bewirkt eine
axiale Führung der Schenkel und damit eine einwandfreie Funktion der Axialkeile,
während die aus Zapfen und Langloch bestehende Führung gleichzeitig eine Befestigung
der beiden Klammerschenkel aneinander gewährleistet.
-
Vorzugsweise trägt Jeder Klammerschenkel einen Keil, so daß isr die
axiale Anzugskraft der Klammer entsprechend aufgeteilt wird. Das Widerlager braucht
dann nur aus einem Zapfen zu bestehen, der mehrere Profilschenkel des Bolzenprofiles
durchdringt, weil der Zapfen auf gegenüberliegenden Seiten belastet und daher im
wesentlichen momentenfre ist.
-
Deswegen eignet sich als Widerlager eine verhältnismäßig einfache
technische Vorrichtung, nämlich ein Schwerspannstift, der einfach eingetrieben werden
kann; wegen der äußerlichen Rundung eines solchen Schwerspannstiftes empfiehlt es
sich, bei seiner Verwendung die Keilflächen schwach konkav zu krümmen.
-
Zur Verwirklichung der beshribenen Führungen ist es vorteilhaft, das
Bolzenprofil und das in das Bolzenprofil
eingelegte Klammerschenkelprofil
mit einer U-förmigen Umrißlinie auszubilden, während das andere Klammerschenkelprofil
eine mehreckige und an einer der Profilschmalseiten entsprechende Innenkrümmung
des U-Profiles des eingelegten Klammerschenkels gekrümmt Umrißlinie aufweist.
-
Im Hinblick auf die vorteilhafte Handhabungsmöglichkeit der Klammer
empfiehlt es sich, mit einer Vorrichtung auszukommen, welche den axialen Anzug ermöglicht.
-
Zu diesem Zweck ist bei einer bevorzugten Ausführungsíform-der Erfindung
ein Ende eines der Klammerschenkel mit der Anzugsvorrichtung versehen, welche sich
auf 'dem stirnseitigen Ende des anderen Klammerschenkels abstützt.
-
Bei durchgehendem Bolzenprofil zwischen zwei benachbarten Außenrahmen
ist natürlich der Bauabstand durch die Länge des Bolzenprofiles vorgegeben. Um die
erfindungsgemäß Verbolzung von vornherein auf bestimmte Bauabstände festlegen zu
müssen, empfiehlt es sich, den Bolzen zweiteilig auszubilden und die beiden Bolzenteile
mit einer Versteckvorrichtung miteinander zu verbinden.
-
Die Einzelheiten und weiteren Merkmale der Erfindung sowie andere
Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand
der Figuren in der Zeichnung; es zeigen
Fig. 1 die Ausbauprofile
zweier benachbarter Streckenrahmen im Schnitt und die erfindungsgemäße Verj bolzung
in Draufsicht, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen
Bolzen ohne die Ausbauprofile in der Fig. 1 entsprechender Darstellung in zweiteiliger
Ausführung mit Versteckvorrichtung, Fig. 4 den Gegenstand der Fig. 3 im Längsschnitt
und Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 3.
-
Gemäß den in den Figuren 1 und 2 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel
dient der aus einem allgemeinen U-förmigen Stahlprofil bestehende Bolzen 1 zur Verbindung
zweier benachbarter Streckenbaue 2 bzw. 3 an einer bestimmten Stelle des Streckenumfanges.
Das bedeutet, daß über den Streckenumfang gesehen mehrerer solcher Verbolzungen
angebracht sind. Jeder Streckenbau ist aus einzelnen Abschnitten eines rinnenförmigen
Ausbauprofils zusammengesetzt, an dem ein Boden 4-von zwei Profilschenkeln 5 bzw.
6 und den an deren Enden angebrachten Flanschen 7 bzw. 8 unterschieden werden können.
-
Die beiden mit 9 bzw. 10 bezeichneten Bolzenprofilenden sind identisch
au8gebildet, so daß es genügt, nachfolgend eines dieser Enden näher zu erläutern.
-
An Jedem Bolzenprofilende befinden sich zwei Ausnehmungen 11 bzw.
12, wobei die außen liegende Ausnehmung 12 etwa die eine Hälfte der Ausnehmung 11
verwirklicht, d.h. deren der Innenseite des Flansches 7 zugekehrten Teil. Die
beiden
Ausnehmungen 11 und 12 definieren zwischen sich einen Vorsprung 13, der in den Innenraum
14 des Ausbauprofiles 4-8 hineinragt. Die Abmessungen sind dabei so gewählt, daß
sich die Ausbauprofilschenkel auf den Flanken des Vorsprunges 13 abstützen können,
wenn sie entsprechend vorgespannt sind.
-
An jeden der Bolzenenden 9 bzw. 10 befindet sich außerdem eine allgemein
mit 20 bezeichnete Klammer.
-
Die Klammer ist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel zweischenklig,
wobei der eine Schenkel mit 21 und der andere Schenkel mit 22 bezeichnet sind. Der
Schenkel 21 hat ein mit Außengewinde versehenes Ende 23, auf das sich eine Mutter
24 aufschrauben läßt.
-
Die Mutter stützt sich über eine Scheibe 26 auf der Stirnseite 27
des Klammerschenkels 22 ab. Beim Anziehen der Schraube 24 ergibt sich auf diese
Weise ein axialer Anzug der beiden Klammerschenkel 21 bzw. 22.
-
Der Klammerschenkel 21 hat eine etwa dem nach außen gerichteten Umriß
des Flansches 7 entsprechende Klemmfläche 29. Ihr entspricht die Klemmfläche 30
auf dem Klammerschenkel 22, die dementsprechend der Außenkontur des Profilflansches
8 angepaßt ist. Bei axialem Anzug der Klammer 20 werden dementsprechend die Profilflansche
7 und 8 auf Gegenflächen an den Vorsprung 13 gedrückt, so daß auf diese Weise das
axiale Spiel der Bolzenverbindung mit dem Außenprofil 4-8 aufgezehrt werden kann.
-
Zwischen dem mit Gewinde versehenen Ende 23 und der Klemmfläche 29
des Klammerschenkels 21 befindet sich ein Vorsprung 31, dessen Außenkontur 32, welche
die
Verbindung zu dem schaftförmigen Teil 33 darstellt, konkav
gekrümmt ist und eine Keilfläche bildet. Dem Vorsprung 31 entspricht ein Vorsprung
34 auf dem Klammerschenkel 22, dessen Kontur 35 ebenfalls konkav gekrümmt ist und
eine zweite Klemmfläche bildet Die Kontur 35 führt wie beim Klammerschenkel 21 vom
Vorsprung 34 in einen gerade auslaufenden Schaftförmigen Abschnitt des Klammerschenkels
22, der mit 36 bezeichnet ist. Auf dem Vorsprung 13 befindet sich ein allgemein
mit 37 bezeichnetes Widerlager, und die ibeiden Schenkel 21 und 22 sind durch eine
aus einem langloch 38 und einem Zapfen 39 bestehende Führung 28 miteinander verbunden.
Das Ganze bildet ein Keilschubgetriebe, dessen Querschieber von dem Vorsprung 13
gebildet wird, auf den die Reibungskräfte der Keile :32 und 35 über das Widerlager
37 übertragen werden.
-
Wenn dementsprechend die Schraube 24 angezogen wird, kommt es nicht
nur zu der beschriebenen Einspannung der Profilflansche 7 und 8. Außerdem wird der
Vorsprung 13 in Richtung aufden Innenraum 14 des Ausbauprofiles 4-8 nach innen getrieben,
so daß auch in Querrichtung das anfangs vorhandene Bewegungsspiel aufgezehrt wird.
-
Das Ergebnis ist eine spielfreie Verspannung des Ausbauprofiles 4-8
am Bolzenende 9.
-
Die Führung der Klammer 20 erfolgt im Profil des Bolzens, das allgemein
U-förmig ist, wie Fig. 2 erkennen läßt.
-
Dementsprechend hat das Bolzenprofil einen stetig gekrfimmten, etwa
halbkreisförmigen Steg 40 mit zwei Flanschen 41 bzw. 42. Das Widerlager 37 ist gemäß
dem
dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Schwerspannstift
43 verwirklicht, der in entsprechende Ausnehmungen 44 bzw. 44' in den Schenkeln
41 und 42 des Bolzenprofiles 1 eingetrieben ist. In das Profil 40-42 des Bolzens
1 ist das Profil des Klammerschenkels 22 eingelegt und derart geführt. Dementsprechend
hat auch das Profil einenetwa halbkreisförmig gekrümmten Steg 45 und zwei daran
anschließende gerade Stege 46 bzw. 47. Der beschriebene Zapfen 39 ist in entsprechenden
Ausnehmungen 48 bzw. 49 in den Stegen 46 bzw. 47 festgelegt. Dementsprechend befindet
sich das Langloch 38 im Profil des anderen Klammerschenkels 21. Dieser Klammerschenkel
hat ein Profil, dessen Umrißlinie etwa der eines Rechteckes 50 entspricht, an.der
einen Profilschmalseite jedoch eine Innenkrümmung 51 aufweist, welche der Krümmung
des Schenkels 45 im Profil des anderen Klammerschenkels 22 entspricht.
-
Auf diese Weise ist die Klammer im Profil des Bolzens geführt und
mit dem Schwerspannstift 43, sowie mit den Keilen 35 bzw. 32 gehalten. Auch die
Profile der Klammerschenkel 21 und 22 sind-, wie aus Fig. 2 ersichtlich, ineinandergelegt
und durchdie Führung 28 gehalten.
-
Die Ausführungsform des Borans nach den Fig. 3 bis 5 ist geeignet,
mit einem Bolzen mehrere Bauabstände zu beherrschen. Für die Beschreibung dieser
Ausführungsform bezeichnen gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Teile.
-
Das Bolzenprofilende 9 ist bei dieser Ausfffhrungsform mit einem
Profilabschnitt 60 verwirklicht, der mit
einem Profilabschnitt
61 durch eine äußere Schweißung 62 und eine innere Schweißung 63 verbunden ist.
Der Profilabschnitt 61 hat geringere Abmessungen, so daß sich die Enden 64 des Abschnittes
9 und 65 des Abschnittes 61 ineinander einführen lassen. Das andere Bolzenende 10
ist seinerseits mit einem Profilabschnitt verwirklicht, dessen Größe und Umrißform
dem Abschnitt entspricht, mit dem das Bolzenprofilende 9 verwirklicht ist. Infolgedessen
läßt sich das freie Ende 66 des Profilabschnittes 61 in den Profilabschnitt 67 einführen.
Dieses Ende und das ihm zugekehrte Ende des Profilabschnittes 67 weisen mehrere
Ausnehmungen 68 bzw. 69 auf. Die Ausnehmungen dienen zur Aufnahme eines Keiles 70
und haben dementsprechend, wie Fig. 3 erkennen läßt, einen der rechteckigen Umrißform
des Keiles 70 entsprechenden Umriß. Der Keil 70, die Ausx nehmungen 68 und 69 und
die ineinandersteckenden Profilabschnltte 67 und 61 bilden zusammen eine Versteckvorrichtung
71, welche es durch Wahl der entsprechenden Ausnehmungen 68 und 69 ermöglicht, die
Entfernung der Bolzenenden 9 und 10 auf die jeweils gewUnschten Bauabschnitte einzustellen.
Falls erforderlich, kann mit dem Keil 70 auch eine Zugvorspannung in dem Bolzen
erreicht werden.
-
Patentansprüche