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"Kanal aus Fertigbetonteilen, insbesondere zur Aufnahme von Wårmespannungen
unterworfenen Rohrleitungen" Die Erfindung betrifft einen Kanal, insbesondere zur
Aufnahme von Wärme spannungen unterworfenen Rohrleitungen zur Führung von flüssigen
und/oder gasförmigen Medien, der aus vorgefertigten, U-förmigen Wannen mit aufsetzbaren
Deckeln aus Beton hergestellt und an seinen Fugen mit Dichtungen versehen ist.
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Ein Kanal dieser Art (nach der DT-OS 1 534 590) besteht aus einer
Vielzahl von zum Teil komplizierten Einzelteilen und weist verschiedene Fächer zur
Aufnahme von Leitungen, wie des Wasser-, Gas-, Elektrizitäts-, Fernmelde-, Fernheizungs-
und des Abwassernetzes auf. Dieser Kanal kann trotz gegenteiliger Behauptung mit
den dort offenbarten Mitteln weder luft- noch wasserdicht ausgebildet sein. Denn
das eigentliche Problem derartiger Kanäle ergibt sich erst, wenn durch die Rohrleitungen
Temperaturschwankungen unterworfene Medien strömen und die dann auftretenden, von
den Rohrleitungen ausgehenden Wärme spannungen von dem Kanal aufgenommen werden
müssen. Dies führt zu erheblichen
Spannungskräften unter anderem
in den Kanalfugen. Hinzu kommt bei auf oder im Erdreich angeordneten Kanälen, daß
die umgebenden Bodenschichten häufig Senkungen, z.B. in Bergbaugebieten, und/oder
Veränderungen durch Erosionen unterworfen sind. Derartigen Änderungen der Bodenverhältnisse
muß durch eine gewisse Elastizität der Kanäle Rechnung getragen werden. Das gilt
insbesondere dann, wenn an einem solchen Kanal zur Aufnahme von Fernheizungs-Rohrleitungen
die Forderung der Wasserdichtheit gestellt wird. Diese letztgenannte Forderung steht
in direktem Gegensatz zu der Maßgabe, in den Kanälen auftretende Wärmespannungen
abzufangen.
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Bisher hat man Kanäle nicht wasserdichter Ausführung zur Aufnahme
von Fernheizungs-Rohrleitungen dadurch erstellt, daß auf dem jeweiligen Boden in
langwieriger und kostspieliger Arbeit eine Grundplatte aus Ortbeton erstellt wurde,
sodann die Rohrleitungen verlegt und aneinander geschweißt und schließlich die Grund-
bzw. Sockelplatte mit U-förmigen Wannen abgedeckt und an den Fugen abgedichtet wurde.
Zum Abfangen der von den Rohrleitungen auf den Kanal übertragenen Wärme spannungen
wurde die Sockelplatte in regelmäßigen Abständen als massiver Betonklotz ausgebildet,
der die Festpunktvorrichtung für den Kanal bildete. In bestimmen Abständen von dieser
Festpunktvorrichtung wurden gleichfalls in Ortbeton große Kompensatorschächte zur
Aufnahme der Dehnungen der Rohrleitungen errichtet.
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Bei dieser Bauweise werden selbstverständlich sämtliche von den Rohrleitungen
ausgehenden Wärme spannungen direkt auf die aus Ortbeton bestehende Sockelplatte
übertragen,
was erhebliche Spannungen in dem Kanaltrakt bedingt. Demzufolge konnte eine Wasserdichtheit
nicht gewährleistet werden, da bei den zu erwartenden Spannungskräften Relativverschiebungen
der Kanalteile zueinander und/oder Bruchstellen mit den daraus resultierenden Leckageöffnungen
befürchtet werden mußten.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
Kanal der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit dem das Abfangen sämtlicher,
insbesondere aus Wärme spannungen resultierender Kräfte zu beherrschen ist und der
trotz seiner kostensparenden und rasch zu verlegenden Fertigteilbauweise wasserdicht
ausgebildet werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß er in regelmäßigen
Abständen Öffnungen aufweist, die von je einer Festpunktvorrichtung durchgriffen
sind, die aus einem die Leitungen im Kanal formschlüssig fixierenden Rahmen und
einem mit diesem über Anker festverbundenen sowie außerhalb des Kanals angeordneten
Fundament aus Ortbeton besteht, das über Dichtungsmittel gegenüber der Öffnung abgedichtet
ist. Auf diese Weise wird durch Beschreitung eines von der bisherigen Entwicklung
gänzlich abweichenden Weges ein Kanal geschaffen, der von den von den Rohrleitungen
ausgehenden Wärmespannungen dadurch freigehalten wird, daß diese aus ihm heraus-geleitet
und direkt auf die ihn umgebenden Bodenschichten übertragen werden.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung untergreift das Fundament
die Wanne bzw. die angrenzenden Wannen des Kanals an ihren Bodenseiten, wobei die
in ihr
einbetonierten Anker aus massiven Stangen bestehen, die
an ihren freien, in die Kanalöffnung hineinragenden Enden mit einem Gewinde versehen
sind. Der die jeweilige Rohrleitung formschlüssig fixierende, aus Kasten- und/ oder
Doppel-T-Profilen bestehende, im wesentlichen quaderförmige Rahmen, der mehrere
symmetrisch am Umfang der Rohrleitungen angeschweißte Vorsprünge unverrückbar hält,
weist vier senkrecht angeordnete Pfeiler mit an ihren den Kanalöffnungen zugewandten
Enden aufgeschweißten Sockelplatten auf, die mit den Enden der Anker fest verschraubt
sind.
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Die Dichtungsmittel für die Kanalöffnung bestehen nach einer ersten
Alternative aus einer in die Fugenwinkel eingebrachten Bitumenmasse mit einem eingelegten,
reißfesten Kunststoffgewebe oder nach einer zweiten Alternative aus einem geschlossenen,
zwischen dem Betonfundament und der aufliegenden Bodenseite der angrenzenden Wanne
angeordnetaq massiven Kunststoffring sowie aus einer jeweils nachträglich aufgebrachten,
bis zur Oberkante der Kanalöffnung reichenden Mörtelmasse.
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Nach einer vorteihaften Weiterbildung der Erfindung ist auch der
die Festpunktvorrichtung aufnehmende Kanalteil als einteilige oder mehrteilige,
jedoch gegenüber der übrigen Kanalausbildung breiteren Wanne ausgebildet, in der
zur Platzsparung die Rahmen der einzeln zu fixierenden Rohrletungen versetzt hintereinander
angeordnet sind.
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Der Kanal weist in regelmäßigen Abständen Gleitlager zur Aufnahme
der von den Rohren samt ihrem
Medium auf den Kanaluntergrund infolge
der Wärmedehnungen ausgeübten Reibungskräfte auf. Um auch die einzelnen Fugen zwischen
den Wannen von diesen Gleitreibungskräften freizuhalten, bedeutet es eine besonders
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, daß eine jede mit einem Gleitlager versehene
Wanne hinsichtlich ihres Eigengewichtes, des Gewichtes ihres Deckels zuzüglich sämtlicher
Auflasten so schwer ausgebildet ist, daß die dann zwischen ihrer äußeren Bodenfläche
und dem Untergrund auftretende Reibungskraft größer als diejenige Reibungskraft
zwischen ihrem Gleitlager und der Rohrleitung ist, die durch das Gewicht der Rohrleitung
zuzüglich des maximalen Mediumgewichtes zwischen zwei Gleitlagern bedingt ist.
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Auf diese Weise wird dem spannungsfrei gehaltenen Kanal eine erheblich
größere Elastizität verliehen, was insbesondere seiner Dichtheit förderlich ist.
Diese wird noch dadurch verbessert, daß ein Deckel die Fuge zwischen zwei Wannen
überlappt, deren Dichtung aus vier bekannten jeweils zwei Wannen an ihren Fugen
zusammenziehenden Spannvorrichtungen (nach der DT-GbmS 7 616 662) in Verbindung
mit einem in einer Fugensicke eingelegten massiven Profildichtung besteht. Die gleiche
massive Profildichtung aus Kunststoff oder Gummi befindet sich in einer Sicke der
Wannenoberkante und wird unter dem Eigengewicht des Deckels zusammengepreßt.
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Zur Erzielung einer wasserdruckhaltenden Dichtung zwischen Wanne
und Deckel sind in die Oberseiten der Schenkel der Wannen Hülsen mit Innengewinde
bündig einbetoniert, die mit einer durch eine Öffnung im
Deckelrand
greifenden Schraube mit Unterlegscheibe den Deckel über eine dazwischen liegende
massive Profildichtung fest gegen die Wanne zieht.
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Diese und weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in
den Zeichnungen dargestellt. Darin zeigen: Fig. 1: die Draufsicht auf den neuen,
schematisch dargestellten Kanal zur Aufnahme von zwei strichpunktiert dargestellten
Fernheizungs-Rohrleitungen mit zwei Kompensatorschächten und einer Wanne für die
Festpunktvorrichtung, Fig. 2: die Seitenansicht auf die Festpunktvorrichtung in
teilweisem Schnitt, Fig. 3: die Draufsicht auf die Festpunktvorrichtung von Fig.
2, Fig. 4: die Seitenansicht von Fig. 2 auf die Festpunktvorrichtung, Fig. 5: die
perspektivische Draufsicht auf eine U-förmige Wanne mit gleich langen Schenkeln
und einem in der Bodenseite angeordneten Gleitlager, Fig. 6: eine U-förmige Wanne
mit unterschiedlich langen Schenkeln und einem gleichfalls im Boden angeordneten
Gleitlager in perspektivischer Draufsicht, Fig. 7: die Stirnansicht in Richtung
VII/VII von Fig. 5, Fig. 8: die Stirnansicht in Richtung VIII/VIII von Fig. 6,
Fig.
9: einen Teilschnitt entlang der Linie IX/IX von Fig. 6 im Gleitlagerbereich, Fig.
10: den teilweisen Schnitt durch einen Eckenbereich zwischen Deckel und Wannenoberseite
mit einer wasserdruckhaltenden Dichtung, Fig. 11: eine Schnittansicht entlang der
Linie XI/XI von Fig. 5 durch die Fuge zwischen zwei Wannen mit einer Spannvorrichtung,
Fig. 12: die Darstellung einer wasserdichten Deckelfuge in teilweisem Schnitt, Fig.
13: die Draufsicht auf eine Sockelplatte am Fuß eines Pfeilers des fixierenden Rahmens
sowie eine auf das darunter befindliche Betonfundament aufgelegten viereckigen Ringdichtung,
und Fig. 14: eine Schnittansicht in Richtung der Linie XIV/XIV von Fig. 13 mit angedeutetem
Bodenteil der Wanne in der Nähe der Festpunktvo rr ichtung.
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Der in Fig. 1 in Draufsicht skizzierte Kanal 1 besitzt eine Festpunktvorrichtung
2 für die in ihm aufgenommenen strichpunktiert angedeuteten Rohrleitungen 3, 4,
die im vorliegenden Fall von einem zur Fernheizung dienenden Medium durchströmt
werden. Zu beiden Seiten der Festpunktvorrichtung 2 sind in einem Abstand von beispielsweise
je 180 m zwei Kompensatorvorrichtungn 5, 6 angeordnet, in denen die Rohrleitungen
3, 4 übereinander geführt und zur Kompensation der unter Temperatureinwirkung erfolgenden
Längenänderung der Rohr-
leitungen zu einer U-Form umgebogen sind.
Die zwischen der einteilig oder mehrteilig ausgebildeten Wanne 7 zur Aufnahme der
Festpunktvorrichtung 2 und den Kompensatorschächten 8 liegende Kanal länge wird
von den in der Fig. 5 bzw. in der Fig. 6 dargestellten, U-förmigen Wannen 9 bzw.
13 und den Deckeln 10 bzw. 16 gebildet. Im Fall der Fig. 5 ist die Wanne 9 mit gleich
langen Schenkeln 11, 12 versehen und der Deckel 10 als Platte ausgebildet.
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Im Fall der Fig. 6 besitzen die U-förmigen Wannen 13 einen langen
Schenkel 14 und einen kürzeren Schenkel 15, auf welche der als einhüftiger Rahmen
ausgebildete Deckel 16 aufgesetzt ist. Beide Wannenformen 9, 13 sind an ihren Bodenlängskanten
mit Vouten bzw. Eckenverstärkungen 18 ausgerüstet. Um eine Größenvorstellung von
den hier zu berücksichtigenden Dimenzonen zu bekommen, sei erwähnt, daß bei einer
Ausführungsform der Erfindung die Wannen 9, 13 eine Länge von 5 m, eine lichte Breite
von 2 - 3 m, eine lichte Höhe von 1 m und ein Gewicht von ca. 9 t besitzen, wobei
die in den Wannen nebeneinander angeordneten Vorlauf- und Rücklaufleitungen 3, 4
einen Durchmesser von je 700 mm aufweisen.
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Demzufolge treten erhebliche Wärmespannungen auf.
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Die dadurch bedingten Kräfte werden erfindungsgemäß aus dem Kanal
1 herausgeleitet und auf den Kanaluntergrund übertragen. Dies geschieht erfindungsgemäß
dadurch, daß der Kanal 1 in regelmäßigen Abständen Öffnungen 17 aufweist, die von
einer Festpunktvorrichtung 2 durchgriffen sind. Diese Festpunktvorrichtung 2 besteht
im
wesentlichen aus einem die Leitungen 3, 4 im Kanal 1 formschlüssig fixierenden Rahmen
19 und einem mit diesem über Anker 20 fest verbundenen sowie außerhalb des Kanals
1 angeordneten Fundament 21 aus Ortbeton, das über Dichtungsmittel 22 gegenüber
den Öffnungen 17 abgedichtet ist. Das Ortbetonfundament 21 untergreift die angrenzende
Wanne 7 an ihrer Bodenseite 7'. Die in ihm einbetonierten Anker 20 bestehen aus
massiven Stangen, die an ihren freien, in die Kanalöffnung 17 hineinragenden Enden
20' mit einem Gewinde versehen sind. Der Rahmen 19 weist vier senkrecht angeordnete,
aus Kastenprofilen bestehende Pfeiler 23 auf, die an ihren der Kanalöffnung 17 zugewandten
Enden mit aufgeschweißten Sockelplatten 24 versehen sind. Die Sockelplatten 24 werden
an den Enden 20' der Anker 20 mittels Schraubmuttern 25 befestigt. Die Pfeiler 23
sind mit Querträger 27 durch Verschraubung und Verschweißung zu dem starren Rahmen
19 verbunden.
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Wie insbesondere aus Fig. 4 hervorgeht, ist die Rohrleitung 3 an
dieser Stelle des Kanals 1 mit drei um je 900 zueinander versetzten Vorsprüngen
versehen, die im vorliegenden Fall aus auf die Rohrleitung 3 geschweißten U-Profilen
28 bestehen.
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Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, liegt der obere Vorsprung
28 mit seinen beiden Stirnflächen 28' unmittelbar an den Innenseiten der Querträger
27 an.
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Die beiden dazu um 900 versetzten Vorsprünge 28 liegen mit ihren Stirnflächen
28" (s. Fig. 2) an den Innenseiten der Pfeiler 23 des Rahmens 19 an. Da die aus
U-Profilen bestehenden Vorsprünge 28 fest mit der
Rohrleitung 3,
4 verschweißt sind und andererseits der Rahmen 19 fest und unverrückbar über die
Sockelplatten 24, die Anker 20 und die Schraubmuttern 25 mit dem Betonfundament
21 verbunden ist, erfährt die Rohrleitung 3 an dieser Stelle durch die allgemein
mit der Bezugsziffer 2 versehene Festpunktvorrichtung eine feste Einspannung.
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Wie weiterhin aus den Figuren 2 bis 4 zu entnehmen ist, weist die
an der Festpunktvorrichtung 2 angeordnete Wanne 7 an ihrer Bodenseite für jede der
vier Sockelplatten 24 des Rahmens 19 je eine Durchgrifföffnung 17 auf. Diese Durchgrifföffnungen
17 werden mittels einer in die Fugenwinkel eingebrachten Dichtungsmasse 29 mit einem
eingelegten, reißfesten Gewebe (nicht dargestellt) sowie mit einer nachträglich
bis zur Oberkante 17' (s. Fig. 2 und 4) der Kanalöffnung 17 reichenden Mörtelmasse
30 abgedichtet. (In Fig. 3 ist die Mörtelmasse 30 nicht dargestellt) Nach einer
weiteren in den Figuren 13 und 14 dargestellten Alternative werden die vier Durchgrifföffnungen
17 für die Festpunktvorrichtung 2 dadurch abgedichtet, daß zwischen dem Betonfundament
21 und der auf liegenden Bodenseite 7' der angrenzenden Wanne 7 ein massiver, kreisrund
oder sonstwie profilierter Dichtring 31 angeordnet ist und die Kanalöffnung 17 nachträglich
durch die bis zu ihrer Oberkante 17' reichende Mörtelmasse 30 ausgefüllt wird. Die
Bodenfuge 32 zwischen der Bodenseite 7' der Wanne 7 und der Oberfläche des Betonfundamentes
21 wird mit einer Mörtelmasse 33 ausgefüllt.
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Die Wanne 7 für die Festpunktvorrichtung 2 ist einteilig ausgebildet
und - wie aus Fig. 1 entnehmbar ist - gegenüber den angrenzenden Wannen 9 bzw. 13
zur Aufnahme der versetzt hintereinander angeordneten Rahmen 19 ein wenig breiter
ausgebildet. Das wäre bei nur einer Rohrleitung 3 bzw. 4 nicht erforderlich.
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Infolge ihrer Wärmeausdehnung entstehen zwischen den Rohrleitungen
3, 4 und der Innenseite der Wannen 9, 13 Gleitreibungskräfte. Die Größe dieser Gleitreibungskräfte
richtet sich nach dem Gewicht der Rohrleitungen pro Längeneinheit, nach dem Gewicht
des sie durchströmenden Mediums pro Längeneinheit und nach der Reibungsziffer zwischen
Rohrleitung 3, 4 und Innenseite der Wanne 9, 13. Diese Gleitreibungskräfte werden
von den in regelmäßigen Abständen in den Wannen 9, 13 angeordneten Gleitlagern 34
aufgenommen, auf denen die Rohrleitungen 3, 4 aufliegen.
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Wie insbesondere in den Figuren 5, 6 und 9 dargestellt ist, besteht
ein solches Gleitlager 34 aus einem Doppel-T- oder einem Schienen-Profil, das in
der Mitte der Wanne 9 bzw. 13 in eine Querrinne 35 eingesetzt ist, die anschließend
bis zu ihrer Oberkante 35' mit einer Mörtelschicht 36 angefüllt wird.
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Bei den vorerwähnten Dimensionen von 5 m langen Wannen 9, 13 und
Rohrleitungen 3, 4 mit einem Durchmesser von 700 mm und dem davon abhängigen Gewicht,
wird beispielsweise in jeder zweiten Wanne 9, 13 ein derartiges Gleitlager 34 angeordnet.
Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden hierbei das
Eigengewicht der Wannen 9, 13, das Gewicht
ihres Deckels 10, 16
zuzüglich sämtlicher Auflasten so schwer ausgebildet, daß die dann zwischen ihrer
äußeren Bodenfläche 9', 13' und dem nicht dargestellten Untergrund auftretende Reibungskraft
größer ist als diejenige Reibungskraft zwischen ihrem Gleitlager 34 und der Rohrleitung
3, 4, die durch das Gewicht der Rohrleitung 3, 4 zuzüglich des maximalen Mediumgewichtes
zwischen zwei Gleitlagern 34 bedingt ist. Auf diese Weise werden die aufgrund der
Wärmedehnungen entstehenden, von den Rohrleitungen 3, 4 auf die Wanne 9, 13 ausgeübten
Reibungskräfte direkt über den Wannenboden auf den Bodenuntergrund übertragen. Dieser
Bodenuntergrund besteht beispielsweise aus einer auf dem gewachsenen Boden aufgebrachten
Splittfütterung.
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Dies hat zur Folge, daß dann über die Fugen 9", 13" zwischen zwei
Wannen 9, 13 keine Reibungskräfte übertragen werden müssen, was ihrer Dichtheit
äußerst dienlich ist.
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Dabei besteht die Dichtung der Fuge 9" bzw. 13" zwischen zwei Wannen
9 bzw. 13 aus vier bekannten, jeweils zwei Wannen 9, 13 an ihren Fugen 9", 13" zusammenziehenden
Spannvorrichtungen 37 in Verbindung mit einem in einer Fugensicke 38 eingelegten,
massiven Profildichtung 39 (s. insbesondere Fig. 5, 6 und 11).
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Eine derartige Fugendichtung ist aus dem DT-Gbm 7 616 662 des einen
der Anmelder bekannt geworden.
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Die Dichtung zwischen einem Deckel 10, 16 und einer Wanne 9, 13 besteht
gleichfalls aus einer in eine Sicke 40 der Wannenoberkante eingelegten massiven
Profildichtung 41, die unter dem Eigengewicht des
Deckels 10, 16
dichtend zusammengepreßt ist, wobei die außen sichtbare Fuge 42 mit einer Dichtungsschicht
43 mit eingebettetem Gewebe überklebt ist. (s.Fig. 7 und 8) Wie insbesondere in
Fig. 6 dargestellt ist, weisen auch die gestrichelt angedeuteten Deckel 16, die
im übrigen wie auch die Deckel 10 in Fig. 5 die Fugen 13" und 9" der Wannen 13 und
9 bis zur Hälfte ihrer Länge überlappen, an ihren Stoßkanten 16' eine Dichtung 44
auf. Durch die Überlappung der Fugen 13" und 9" wird eine gleichmäßige Verteilung
ungleichmäßiger Lasten auf die von den Deckeln 16 überlappten Wannen erreicht. Die
Dichtung 44 besteht einerseits aus zwei Spannvorrichtungen 37 gemäß der Fig. 11
auf den Deckeloberseiten und andererseits aus einer in die betreffende Fuge 45 eingelegte
massive Profildichtung 46, einer darauf gegossenen Dichtungsmasse 47 und einer aufgeklebten
Dichtungsschicht 48, wie es aus der vergrößerten Schnittansicht der Fig. 12 zu ersehen
ist.
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Eine wasserdruckhaltende Dichtung zwischen der Oberseite eines Schenkels
11 einer Wanne 9 und ihrem Deckel 10 ist in Fig. 10 veranschaulicht. Dabei sind
in die Oberseiten der Schenkel 11, 12 der Wanne 9 Hülsen 49 mit einem Innengewinde
49' bündig einbetoniert, die mit einer durch eine Öffnung 50 im Deckelrand 51 greifenden
Schraube 49' mit Unterlegscheibe 52 den Deckel 10 über eine dazwischen liegende
massive, zusammenpreßbare Profildichtung 53 fest gegen die Wanne 9 zieht. Die für
das Anziehen der Schraube 49' erforderliche Ausnehmung 54 im Deckel 10 wird
abschließend
von einer Mörtelschicht 55 ausgefüllt.
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Die in Fig. 6 dargestellte Profilform der Wanne 13 ist besonders
vorteilhaft bei mehreren in einem Kanal 1 nebeneinander verlaufenden Rohrldtungen
3, 4.
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Denn dann kann zunächst die Rohrleitung verlegt und zusammengeschweißt
werden, die in der Nähe des längeren U-Schenkels 14 der Wanne 13 angeordnet wird.
Die dem kürzeren U-Schenkel 15 zugeordnete Rohrleitung 3 bzw. 4 wird zuletzt verlegt.
Das hat seinen Grund darin, daß diese Rohrleitung zur Verschweißung der einzelnen
Rohrteile so weit aus der Wanne 13 herausgehoben werden muß, bis eine solche Schweißung
einwandfrei vorgenommen werden kann. Da dieser Schenkel 15 kürzer beschaffen ist
- und noch viel kürzer beschaffen sein kann -braucht die Anhebung der betreffenen
Rohrleitung über ein entsprechendes Hebewerkzeug nur über eine relativ kurze Höhe
zu erfolgen, was die Montage dieser Rohrleitung erheblich vereinfacht.
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Abschließend sei erwähnt, daß auch die Erstellung der in Fig. 1 dargestellten
Kompensatorschächte 8, welche die Größe einer Mehrzimmerwohnung aufweisen, gleichfalls
in Fertigteilbauweise erfolgt.