DE2740908C2 - Streckenausbau, insbesondere für Graben - Google Patents

Description

Das Patent 27 09 242 betrifft einen Streckenausbau, insbesondere für Gruben, welcher aus ein- oder mehrteiligen Ausbaurahmen zusammenge-

setzt ist und bei welchem die nach Art räumlicher Gitterträger ausgebildeten Ausbaurahmen oder die Teile der Ausbaurahmen bildenden Segmente aus je zwei äußeren und inneren Guriungsstäben bestehen, die sich paarweise in der Strcckenquerschnittscbene mit wesentlichem Abstand einander gegenüberliegen und die durch über ihre Länge verteilt angeordnete Verbindungselemente in ihrer Lage zueinander festgelegt sind, wobei die Verbindungselemente aus die Gurtungsstäbc mit ihren freien Enden auch diagonal und/oder über Kreuz formschlüssig miteinander verbindenden, raumsteifen Schalcnkörpcrn bestehen, welche aus mindestens zwei nach innen gewölbten Schalenteilen zusammengesetzt sind und mit 3czug auf ihren zentralen Verbindungsbercich im wesentlichen mittig innerhalb des von den Gurtungsprofilen umrissenen Querschnitts der Ausbaurahmen oder deren Segmente liegen.

Dem lliiuptpiitcni liegt ausgehend von dem Stand der Technik, insbesondere gemäß AT-PS 2 58 837, die Aufgabe zugrunde, die giücrträgcrartig aufgebauten Ausbaurahmen bzw. deren Segmente mit verhältnismäßig einfachen Mitteln dahingehend zu verbessern, daß sie eine auch gegenüber Bcjnspruchungcn der Ausbaurahmen im plastischen Verformungsbereich ausreichend hohe Formsteifigkcit bzw. Querschnittsstabililät sowohl gegenüber Biegebeanspruchungen als auch gegenüber Beanspruchungen auf Knickung und Torsion aufweisen und mithin in druckhaftem Gebirge auch dort als volllragendcr Ausbau eingesetzt werden können, wo sie entweder nicht oder crsl später einbetoniert werden und dann die Bewehrung des endgültigen Stahlbctonausbaus bilden. Dabei sollen die Ausbauclemcnte zugleich so gestaltet sein, daß sie auf verhältnismäßig einfache Weise und

6n auch mit einfachen Mitteln bzw. Maschinen ohne weiteres erst am F.insatzorl bauknslenartig zusammengesetzt und dadurch besser an die jeweiligen örtlichen Erfordernisse sowohl hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit und Formsteifigkcit als auch hinsichtlich ihrer I.ängsgestaltung angepaßt werden können.

Die im Verhältnis /.um Materialcinsatz hohe Formsteifigkeit, insbesondere Qucrschnitisstabilität, und sich daraus ergebende Tragfähigkeit der Ausbauelcmentc

gemäß dem Hauptpatent beruht nicht nur auf der raumsteifen Ausbildung der Schalenkörper selbst, sondern in Verbindung mit der mittigen Anordnung ihres zentralen Verbindungsbereichs innerhalb des von den Gurtungsstäben umrissenen Querschnitts vor allem darauf, daß sie die bei plastischen Biegeverformungen der Ausbaurahmen bzw. -segmente auftretenden Beanspruchungen gewissermaßen polar von innen her, d. h. auch räumlich diagonal bzw. über Kreuz, auf sämtliche Gurtungsprofile im wesentlichen gleichmäßig übertragen. Die'Schalenkörper tragen auf diese Weise mit ihrer eigenen Raumsteifigkeit nicht nur zur Erhöhung der Biegesteifigkeit und mithin der Biegetragfähigkeit der Ausbauelemente bei, sie führen über die Verkürzung der Knicklänge auch zu einer erheblich verbesserten Knicksteifigkeit sowie schließlich zu einer wesentlich höheren Verformungssteifigkeit gegenüber Torsionsbeanspruchungen.

Die gemäß dem Haupipatent gestalteten Ausbaurahmen bzw. -segmente weisen nicht nur schlechthin eine im Verhältnis zum Materia^iinsatz ungewöhnlich hohe Tragfähigkeit auf, sondern besitzen zugleich den Vorzug, diese hohe Tragfähigkeil auch unter höheren, in den plastischen Verformungsbereich hineinreichenden Gebirgsdruckbeanspruchungen weitgehend zu bewahren, ohne bei der Überschreitung einer bestimmten Überlastungsvcrformung schlagartig zusammenzubrechen.

Die Knicksteifigkeit der Ausbauelcmente läßt sich ebenso wie deren Biegesteifigkeit weitgehend durch die Dimensionierung. Längenbemessung und vor allem durch den Abstand der in Längsrichtung der Ausbauelemcnte aufeinander folgenden Schalcnkörpcr bestimmen b/.w. an die jeweiligen örtlichen Bcanspruehungsvcrhältnisse anpassen.

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine besonders zweckmäßige und daher bevorzugte Weiterbildung der Ausbauclemente gemäß dem Haupipatent und kennzeichnet sich dadurch, daß die Schalcnkörper aus vier kreuzweise zueinander angeordneten und die Guriungsstäbe zugleich diagonal miteinander verbindenden, sowohl im Querschnitt als auch in Längsrichtung schalenförmig nach innen gewölbten Formlcilen zusammengesetzt sind, die mittels ihrer starr miteinander verbundenen Gewölbeseheilcl einen formslcifen räumlichen Knoten bilden und im Bereich ihrer nach außen weisenden gewölbten Längsenden mit den Gurtungsstäben, diese mindestens teilweise umgreifend, formschlüssig verbunden sind.

Die erfindungsgcmäß gestalteten und zusanimcngesetzten SchaJcnkörpcr lassen sich mit verhältnismäßig einfachen Mitteln billig herstellen, zeichnen sich dabei aber zugleich durch eine besonders hohe Formstcifigkeil aus, die auch der raumsleifen Verbindung der vier zusammen da.; Ausbauelcmcnt ergebenden Gurtungsstäbe zugutekommi.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt der räumliche Knoten der vier gemeinsam ein die Gurtungsstäbc diagonal miteinander verbindendes Schalenkreu/. bildenden, zweiachsig gewölbten Formteile mindestens angenähert in der geometrischen Mitte des durch die vier Gurtungsstäbc festgelegten Profils der Ausbaurahmen bzw. Ausbausegmente.

Die .Schalenkörper können aus vier mindestens paarweise verschieden ausgebildeten Formteilen gleieher Grundgcstallung zusammengesetzt sein, doch bildet es eine bevorzugte Weiterbildung, die Schalenkörpcr aus vier untereinander gleichen Formteilen zusammenzusetzen und sie dabei zugleich so auszubilden, daß die Formteile mit Bezug auf ihren gemeinsamen Knotenpunkt zentralsymmetrisch ausgebildet sind.

Zweckmäßig bestehen die vier gemeinsam den Schalenkörper bildenden Formteile aus Blechpreßteilen. Dabei können die Formteile aus einem Blechstreifen mit zur Längsmiue hin konvex zunehmender Breite unter gleichzeitigem Auswölben in Längs- und Querrichtung des Streifens in einem Preßvorgang hergestellt sein.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind die vier gemeinsam den Schalenkörper bildenden Formteile von ihren freien, mit den Gurtungsstäben verbundenen Enden her zu dem räumlichen Knoten hin zunehmend verbreitert und zugleich tiefer gewölbt. Auf diese Weise lassen sich die von den Gebirgsdruckb.-'anspruchungen der Ausbauelemente herrührenden Kräfte über die Gurtungssiäbe im wesentlichen als reine Druckkräfte einwandfrei in die äußerst raum?'rbilen Knoten einleiten, so daß schädliche Verformungen namentlich dann nicht eintreten, wenn die Knoten mindestens angenähert mit der Schwerelinic der auf diese Weise zusammengesetzten Ausbauprofilc zusammenfallen.

Bevorzugt wird die Wölbung der Formteile im Bereich deren Scheitel so gewählt, daß die Formteile an ihrer gemeinsamen, den Knoten bildenden Verbindungsstelle mit den Außenseiten flächig aneinanderliegen. Dabei sind die vier gemeinsam den .Schalenkörper bildenden Formteile im Bereich ihrer den Knoten bildenden Verbindungsstelle miteinander vernietet oder verschweißt, vorzugsweise durch F'unktsehweißung miteinander verbunden.

Die vier gemeinsam den Schalenkörpcr bildenden Formteile sind auch im Bereich ihrer nach außen weisenden, die Gurtungsstäbe teilweise umgreifenden, gewölbten Längsenden durch Schweißen, vorzugsweise durch Punktschweißung, mit den Gurti'ngsstiiben verbunden.

Auch die gemäß der vorliegenden Erfindung weitcrgcbilvsien Ausbaurahmen bzw. -segmente dienen im Bereich des Strecken- bzw. Tunnelvortriebs bevorzugt nur dem diesem unmittelbar folgenden vorläufigen, aber selbsttragenden Ausbau, wobei sie im Rahmen des erst später bzw. in größerem Abstand nachfolgenden endgültigen Ausbaus einbetoniert werden und dabei dessen Bewehrung bilden.

Ebenso wie im Falle des Hauptpatentes können die erfindungsgcmäß ausgebildeten Ausbaurahmen bzw. -segmente im Bereich hinter der Ortsbrusl mittels Spritzbeton in einem ersten Arbeitsgang zunächst nur über etwa die Hälfte ihrer radialen Tiefe unter dichtendem Anschluß an die Streckenwandung einbetoniert werden, während eine zweite, auch die innenliegcnden Gurtungsprofile umschließende Betoiischale erst in einem nachfolgenden weiteren Arbeitsgang eingebracht wird.

Anhand der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin· '.ung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. I einen starren einteiligen Ausbaurahmen;

F i g. 2 den Schalenkörpcr und dessen Verbindung mit den Gurtungprofilen in vergrößertem MaßUaD in der Ansicht;

F i g. 3 einen Querschnitt durch den Schalenkörper nach der Linie HI-III acc F i g. 2;

Fig. 4 und 4a den Blechstreifen für die Herstellung der Formteile in der Draufsicht sowie in der Seitenansicht;

Fig. 5 den aus dem Blechstreifen gemäß F i g. 4 und

4a durch Pressen hcrgesiellien. zweiachsig gewölbten l-'ormlcil in der Seitenansicht und

F i g. b einen Querschnitt durch den Formteil im Bereich des Gewölbetiefsten nach der linie Vl-Vl der F i g. 5.

In Fig. I sind die lichte Strecke mil 1. die Slreckcnsohle mit 2. das die Strecke umgebende Gebirge mit 3 und der Streckenausbaurahmcn generell mit 4 bezeichnet.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel isi der '" Ausbaurahmen 4 einteilig starr ausgebildet: er könnte jedoch auch aus mehreren Ausbausegmenten ztisam mengesetzl und gegebenenfalls mittels der Segmemc in bekannter Weise umfangsnachgiebig gestaltet sein.

Der Ausbaurahmen besteht aus je zwei äußeren und inneren Gurtungsprofilen aus handelsüblichen, in diesem Falle glattem. Hctonbewehrungsslahl runden Querschnitts 5;/ und 5/' bzw. 6;/ und bb. die sich, bezogen auf den Umfang des Ausbaurahmens 4, durchgehend über dessen ganze Lange erstrecken.

In Umfangsrichtung des Ausbaurahmens 4 gesehen, sind die vier untereinander sowohl in der Strcckenquerschnittsebene als auch parallel zur Streckenachse in gleichem Abstand zueinander angeordneten Gurtungsstäbe 5.7. 5b. 6.7 und 6/7 über den Umfang in gleichmäßigen Absländen verteilt durch diese in ihrer Lage zueinander räumlich fixierende form- und raumsteife Schalenkörper 7 miteinander verbunden.

Wie aus den F i g. 2 und 3 näher ersichtlich ist. sind die Schalenkörper 7 aus vier kreuzweise zueinander to angeordneten und die Gurtungsstäbc zugleich diagonal miteinander verbindenden Formteilen 7.7. 7b. 7c und 7c/ zusammengesetzt, die sowohl im Querschnitt als auch in Längsrichtung schalenförmig nach innen gewölbt sind, wobei sie mittels ihrer starr miteinander verbundenen Gewölbescheitel einen äußerst formsteifen räumlichen Knoten 8 bilden. Im Bereich ihrer nach außen weisenden gewölbten Längsenden sind sie demgegenüber mn den Gurtungsstäben, diese teilweise umgreifend, formschlüssig verbunden.

Da die vier gemeinsam das die Gurtungssläbe miteinander verbindende Schalenkreuz bildenden, zweiachsig gewölbten formteile 7.7. 7b. 7c und 7</ untereinander gleich ausgebildet sind, liegt tier von ihnen im Schcitelbereich gebildete Knoten 8 in der geometrischen Milte des durch die vier Gurtungsstäbe 5.7. Ift. 6.7 und ftb festgelegten Profils des Ausbaurahmens 4. Der Schalenköri r ist auf diese Weise mit Bezug auf den gemeinsamen Knotenpunkt 8 zentralsymmetrisch ausgebildet.

Die vier Formteile bestehen aus Blechpreßteilen /u ihrer Herstellung dient der in den Cig. 4 und 4a veranschaulichte Blechstreifen mit zu seiner l.ängsmiite hin konvex zunehmender Breite. Die Herstellung der Formteile aus diesen mechstrcifen erioigt durch Pressen, wobei der Blechstreifen sowohl in seiner Längs- als auch in seiner Querrichtung derart gewölbt wird, wie es in Γ i \i. 5 und 6 anhand des Fonnteils 7.7 veranschaulich! ist.

Auf diese Weise sind die l'ormteile von ihren freien, mit den Gurtungsstäben verbundenen linden her zu (Km räumlichen Knolcn 8 hin zunehmend verbreitert und zugleich tiefer gewölbt.

Die Wölbung der Formteile ist in deren Schcitelbereich zugleich derart gewählt, iiaßdie Formteile an ihrer gemeinsamen, den Knolcn 8 bildenden Verbindungsstelle mil den Außenseiten flächig ancinanderlicgen. wie insbesondere aus F i g. 3 klar hervorgeht.

Die vier gemeinsam den Schalenkörper 7 bildenden Formteile 7.7. 7b. 7c und 7d sind im Bereich ihrer den Kno;en 8 bildenden Verbindungsstelle miteinander durch Punktschweißungcn 9 verbunden. Auch im Bei eich ihrer nach außen weisenden, die Gurtungsstäbe teilweise umgreifenden gewölbten Längsenden sind die Formteile mi! den Gurtungsstäben jeweils durch Punktoder Linien .Schweißungen 10 verbunden.

mti zu j Dian zxicnnuncen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Streckenausbau, insbesondere lOr Gruben, welcher aus ein- oder mehrteiligen Ausbaurahmen zusammengesetzt ist und bei welchem die nach Art räumlicher Gitterträger ausgebildeten Ausbaurahmen oder die Teile der Ausbaurahmen bildenden Segmente aus je zwei äußeren und inneren Gurtungsstäben bestehen, die sich paarweise in der Streckenquerschnittsebene mit wesentlichem Abstand einander gegenüberliegen und die durch über ihre Länge verteilt angeordnete Verbindungselemente in ihrer Lage zueinander festgelegt sind, wobei die Verbindungselemente aus die Gurtungsstäbe mit ihren freien Enden auch diagonal und/oder über Kreuz formschlüssig miteinander verbindenden, raumsteifen Schalenkörpern bestehen, welche aus mindestens zwei nach innen gewölbten Schalenteilen zusammengesetzt sind und mit Bezug auf ihren zentralen Verbindungsbereich im wesentlichen mittig innerhalb des von den Gurtungsprofilen umrissenen Querschnitts der Ausbaurahmen oder deren Segmente liegen nach Patent 27 09 242, dadurch gekenn/, eich η et. daß die Schalenkörper (7) aus vier kreuzweise zueinander angeordneten, sowohl im Querschnitt als auch in Längsrichtung schalenförmig nach innen gewölbten Formteilen (7a, 7b, 7c, 7d) zusammengesetzt sind, die mittels ihrer starr miteinander verbundenen Gewölbescheitel einen formsteifen räumlichen Knoten (8) bilden v.-d im Bereich ihrer nach außen weisenden gewölbten Längsendcn mit den Gurtungsstäben {7;i bis 7d), diese mindestens teilweise umgreifend, formschlüssig verbunden sind.

2. Streckenausbau nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der räumliche Knoten (8) der vier gemeinsam ein die Gurtungsstäbc diagonal miteinander verbindendes Schalenkrcuz bildenden, zweiachsig gewölbten Formteile mindestens angenähert in der geometrischen Mitte des durch die vier Gurtungsstäbe (5a, 5b, 6a, 6b) festgelegten Profils der Ausbaurahmen (4) bzw. Ausbausegmente liegt.

3. Streckenausbau nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalenkörper (7) aus vier untereinander gleichen Formicilcn (7«1, 7b, 7cund 7 (/^zusammengesetzt und mit Bezug auf ihren gemeinsamen Knotenpunkt (8) zeniralsymmctrisch ausgebildet sind.

4. Streckenausbau nach Anspruch I, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vier gemeinsam den Schalcnkörper (7) bildenden Formteile (7a, 7b, 7cund 7d)aus Blechpreßtcilen bestehen.

5. Streckenausbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile aus einem Blechstreifen mit zur Längsmittc hin konvex zunehmender Breite unter gleichzeitigem Auswölben in Längs- und Querrichtung des Streifens in einem Preßvorgang hergestellt sind.

6. Streckenausbau nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die vier gemeinsam den Schalcnkörper (7) bildenden Formteile (7ii. 7b, 7c und 7d) von ihren freien, mit den Gurtungsstäben verbundenen Finden her zu den räumlichen Knoten (8) hin zunehmend verbreitert und zugleich tiefer gewölbt sind.

7. Streckenausbau nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine solche Wölbung der Formteile in deren Scheitclbcreich, daß sie an ihrer gemeinsamen.

den Knoten (8) bildenden Verbindungsstelle mit den Außenseiten flächig aneinanderliegen.

8. Streckenausbau nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die vier gemeinsam den Schalenkörper (7) bildenden Formteile im Bereich ihrer den Knoten (8) bildenden Verbindungsstelle miteinander vernietet oder verschweißt, vorzugsweise durch Punktschweißung miteinander verbunden sind.

9. Streckenausbau nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die vier gemeinsam den Schalenkörper (7) bildenden Formteile (7a, 7b, 7c und 7d) im Bereich ihrer nach außen weisenden, clic Gurtungsstäbe (5a, Sb, 6a und 6b) teilweise umgreifenden, gewölbten Längsenden durch Schweißen, vorzugsweise durch Punktschweißung(IO), mit den Gurtungsstäben verbunden sind.