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Fädelschloß Die Erfindung betrifft ein zweiteiliges Fädelschloß zur
formschlüssigen Verbindung zwei benachbarter, jeweils einzurammender Einzelelemente
einer Stahlwand oder einer in sich geschlossenen Gründungszelle, dessen einer Teil
aus einem im Querschnitt rechteckigen, an seiner Stirnseite mit einer durchgehenden
Öffnung versehenen Längsprofils und dessen anderer Teil aus einem im Querschnitt
T-förmigen Längsprofil besteht, wobei der Flansch des T-Profils im Innenraum des
Rechteckprofils und der Steg des T-Profils in der durchgehenden Öffnung des Rechteckprofils
angeordnet sind.
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Derartige Fädelschlösser werden insbesondere in Verbindung mit Großrohren
als Einzelelemente einer Stahlwand bzw. einer Gründungszelle für Brückenpfeiler
oder Fundamente verwendet.
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Wegen ihrer hohen Knicksteifigkeit und ihrer guten Rammbarkeit haben
sich Großrohre als Einzelelement für Stahlwände bei Geländesprüngen von 20 m und
mehr allgemein durchgesetzt, wobei die Schloßteile des Fädelschlosses jeweils auf
die Außenseite des zugehörigen Großrohres aufgeschweißt werden. Bei einer bekannten
Ausführungsform eines Fädelschlosses besteht das eine Schloßteil aus einem T-Profil,
während das andere Schloßteil eine Rechteckform mit einer durchgehenden Öffnung
an der Stirnseite aufweist. Letzteres ist aus zwei Winkelprofilen gebildet, die
in einem Abstand zueinander mit ihrem einen Schenkel annähernd vertikal auf das
zugehörige Großrohr aufgeschweißt sind.
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Der Abstand ist dabei so gewählt, daß zwischen den beiden Winkelprofilen
die Öffnung zur Aufnahme des Steges des T-Profils freibleibt.
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Die Herstellung eines derartigen Fädelschlosses ist äußerst preisgünstig,
da im Handel befindliche Profile verwendet werden können, die dann jeweils nur an
entsprechender Stelle auf das Großrohr bzw. auf ein Einzelelement einer Stahlwand
beliebiger Form aufgeschweißt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei Auftreten
von Zugkräften in horizontaler Achsrichtung der Stahlwand, sowie bei horizontalen
Abtriebskräften normal zu der Stahlwand der Zusammenhalt derartiger Fädelschlösser
insbesondere aus zwei Gründen sehr leicht verloren geht. Zum einen werden die Winkelprofile
des Rechteckprofils sehr leicht durch eine Zugbeanspruchung auseinandergebogen,
da die Krafteinleitung asymmetrisch ist und bereits nach der geringsten Verformung
zwischen dem Flansch des T-Profils und den der Öffnung benachbarten Schenkeln der
Winkelprofile eine nach außen gerichtete Kraftkomponente infolge einer Schrägstellung
entsteht. Zum anderen sind die Winkelprofile in der Regel nur auf der Außenseite
angeschweißt, so daß die an dem Profilfuß liegende Schweißnaht annähernd eine Schälbeanspruchung
infolge der Aufbiegetendenz des Winkelprofils erfährt. Diese Beanspruchung ist jedoch
die ungünstigste für eine Schweißnaht, so daß die Wandzerstörung sehr leicht eintreten
kann.
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Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, ein Fädelschloß der eingangs
genannten Art so zu verbessern, daß es höheren Belastungen als bisher ohne Verlust
des Zusammenhaltes standhält.
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Die Erfindung besteht darin, daß das Rechteckprofil als geschlitztes,
mit seiner Basis an dem zugehörigen Einzelelement anliegendes Kastenprofil ausgebildet
ist, und daß die voneinander abgekehrten Hälften des Flansches in Richtung auf
den
Steg in der Weise angewinkelt oder umgebogen sind, daß bei einer Zugbeanspruchung
ausschließlich die Außenkanten der Flanschhälften an den der Öffnung benachbarten
Innenecken des Kastenprofils anliegen.
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Mit Hilfe der Erfindung wird die Gefahr, daß das als Kastenprofil
ausgebildete Rechteckprofil nach außen aufgebogen wird, auf ein Minimum dadurch
reduziert, daß die Krafteinleitung aus dem T-Profil annähernd direkt in die Stege
des Kastenprofils erfolgt. Dadurch werden die Stege des Kastenprofils kaum noch
auf Biegung sondern beinahe ausschließlich auf Zug beansprucht.
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Darüber hinaus wird die Verankerung der Stege wesentlich verbessert,
da die Stege außer durch die jeweils auf der Außenseite liegenden Schweißnähte noch
durch die an dem Einzelelement, also z.B. an einem Großrohr, anliegende Basis Halt
bekommen. Infolge der Verbindung über die Basis zwischen beiden Stegen des Kastenprofils
werden auch die jeweils außen liegenden Schweißnähte nicht mehr einer Schälbeanspruchung
unterworfen, sondern beinahe ausschließlich Zugkräften, so daß gegenüber einem Rechteckprofil
aus zwei Winkelprofilen eine erheblich höhere Beanspruchung bis zur Zerstörung möglich
ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen,
die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert; es bedeuten: Fig. 1 eine
Querschnittsansicht durch das erfindungsgemäße Fädelschloß in einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig.
2 eine Querschnittsansicht gemäß Fig. 1 eines weiteren Ausführungsbeispiels, Fig.
3 eine Querschnittsansicht gemäß Fig. 1 oder 2 eines dritten Ausführungsbeispiels,
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, des unteren Endes
des erfindungsgemäßen Fädelschlosses und Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf
mehrere, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Fädelschlosses verbundene Einzelelemente
einer Stahlwand.
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IR den Fig. 1 bis 3 sind drei verschiedene Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt, denen jeweils ein Kastenprofil 1 und ein T-Profil 2 gemeinsam
ist, wobei jedes Profil an einem als Großrohr ausgebildeten Einzelelement einer
Stahlwand, beispielsweise einem Spundwandelement 10 bzw. 10' mit Hilfe von Schweißnähten
14 befestigt ist. Dabei ist das Kastenprofil 1 mehr oder weniger stark an die Krümmung
des Spundwandelements 10 angepaßt, wobei in den Ausführungsbeispielen gemäß Fig.
1 und 3 sogar eine doppelzeilige Berührung vorgesehen ist. Bei den letztgenannten
Ausführungsbeispielen ist das T-Profil 2 jeweils stumpf an das Spundwandelement
10' angeschweißt, wobei im Ausführungsbeispeil
gemäß Fig. 1 noch
eine Ausnehmung 20 zur besseren Anpassung an die Rundung vorhanden ist. In Fig.
2 ist das T-Profil 2 in die eine Nahtstelle des aus zwei länglichen Halbschalen
gebildeten Spundwandelementes 10' eingelassen und dort verschweißt.
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Das Kastenprofil 1 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 weist
im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die Basis und die Stirnseite
jeweils leicht nach innen verformt sind, so daß in Annäherung die Querschnittsform
einer Acht entsteht. Dadurch ergeben sich als Anlage an dem als Rohr ausgebildeten
Spundwandelement 10 zwei Wulste, die das Anschweißen erleichtern. Infolge der abgerundeten
Ecken zwischen den seitlichen Stegen und der Basis können die beiden Schweißnähte
14 annähernd direkt unter die Stege gelegt werden, wodurch eine besonders günstige
Krafteinleitung gegeben ist. Auf der Stirnseite des Kastenprofils befindet sich
zwischen zwei die eigentliche Belastung aufnehmenden Schenkel 16 eine Öffnung 4,
durch die ein Steg 9 des T-Profils hindurchragt. Im Innenraum 6 des Kastenprofils
hintergreifen die beiden Flanschhälften 8 die Schenkel 16, wobei deren Außenkanten
12 im Falle einer Zugbelastung des Fädelschlosses an der Innenseite der Schenkel
im Bereich der benachbarten Ecken anliegen.
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Ihr Angriffspunkt liegt dabei äußerst dicht neben den Stegen 17 des
Hasenprofirs, so daß bei einer belastung die aus den Flanschhälften 8 auf das Kastenprofil
1 übertragenen Kräfte beinahe direkt als Zugkräfte auf die Stege 17 wirken. Zusätzlich
werden die Schenkel 16 in geringem Maße auf Biegung beansprucht.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist dem vorangehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel sehr ähnlich, es weicht lediglich in der Auswahl des Kastenprofils
1 ab; zur Reduzierung des
Spiels zwischen dem Kastenprofil 1 und
dem T-Profil 2 ist auf der Außenseite der beiden Flanschhälften ein Distanzstück
26 in Form eines U-Profi)s aufgeschweißt. Diese Lösung bietet sich immer dann an,
wenn keine anderen handelsüblichen, im Querschnitt rechteckigen Kastenprofile vorhanden
sind, sondern nur im Querschnitt quadratische, bzw. solche, bei denen die Öffnung
4 einen großen Abstand von der Basis des Kastenprofils aufweist.
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Das T-Profil 2 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 ist durch zwei
miteinander verbundene Profile gebildet, wobei der Steg 9 Bestandteil einer Eisenbahnschiene
ist, deren Flansch als Befestigungsflansch 24 für ein dachförmig daraufgesetztes,
gleichschenkliges L-Profil 22 dient. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel liegen
die Außenkanten des L-Profils 22 an den inneren Innenflächen der Schenkel 16 im
Bereich der Innenecken an. Abweichend davon kann auch ein bis zum Scheitel des L-Profils
22 durchgehender Steg 9 vorhanden sein, so daß ein zusammengesetztes T-Profil entsteht,
das den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und 3 ähnelt.
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Bei allen Ausführungsbeispielen sind der Steg 9 und die Öffnung 4
so gewählt, daß der Innenraum 6 nach dem vollständigen Einrammen beider Spundwandelemente
10 und 10' mit einem Dichtungs mittel gefüllt werden kann, dessen Viskosität gering
genug ist, um den Innenraum in seiner Gesamtheit aufzufüllen und zu groß ist, um
durch die Öffnung 4 zu entweichen.
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Es ist zu erkennen, daß bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig.
1 und 3 für das T-Profil 2 ebenfalls eine Eisenbahnschiene als Ausgangsprofil verwendet
werden kann, deren der Lauffläche abgewandter Flansch dann zu den beiden Flanschhälften
8 umgebogen wird. Alle im Zusammenhang mit der Erfindung
zur Anwendung
kommenden Profile können entweder gewalzt oder stranggegossen sein, wobei bei der
individuellen Anfertigung alle Abmessungen von vornherein so gewählt werden können,
daß eine besonders einfache Ausführungsform,beispielsweise gemäß der Fig. 1, die
Folge ist.
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Bei aus Rohren gebildeten Spundwandelementen wird ab einer bestimmten
Größe das Rohr nicht mehr aus einem Teil gefertigt, sondern aus zwei im Querschnitt
U-förmigen oder C-förmigen Halbschalen entlang den Nahtstellen zusammengeschweißt.
Es ist dann zweckmäßig, das T-Profil 2 an der jeweiligen Nahtstelle zwischen die
Halbschalen zu schweißen (Fig. 2, obere Hälfte), wodurch eine Schweißnaht, nämlich
die ursprünglich zur Verbindung der Halbschalen unter sich dienende, eingespart
wird. An ihre Stelle treten die beiden in jedem Fall notwendigen Schweißnähte jeweils
zwischen dem T-Profil und einer Halbschale.
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Bei der Verwendung von Rohren als Spundwandelemente 10 und 10' kann
jedes Rohr auf den beiden sich gegenüber liegenden Seiten beispielsweise mit einem
Kastenprofil oder mit einem T-Profil versehen sein. Es ist aber ebenso möglich,
die eine Seite mit einem Kastenprofil und die andere Seite mit einem T-Profil zu
versehen. Die Auswahl richtet sich in erster Linie nach der Art der Spundwand, insbesondere
danach, ob jedes Spundwandelement als tragendes Teil ausgeführt wird, oder ob z.B.
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abwechselnd ein tragendes Rohr, dann ein Füllrohr und anschließend
wieder eín tragendes Rohr usw verwendet werden soll Bei einer Bauweise mit tragender
Funktion für alle Rohre ist eine wechselseitige Bestückung der Rohre, also ein Kastenprofil
auf der einen und ein T-Profil auf der anderen Seite, am vorteilhaftesten.
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Dies sei anhand der Fig. 4 beschrieben.
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Zunächst wird ein Rohr 10 in den Untergrund gerammt, das den Anfang
einer Reihe von Spundwandelementen bildet. Auf der in Vorbaurichtung weisenden Seite
ist ein Kastenprofil angeordnet, das an seinem unteren Ende mit Hilfe einer schrägstehenden
Platte 28 verschlossen ist, wobei die Schrägstellung die auf die Platte auftreffenden
Partikel nach außen drängt.
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Damit wird das Eindringen von Verunreinigungen in den Innenraum des
Kastenprofils verhindert, so daß nachher das Hineingleiten des T-Profilflansches
8 umso leichter vonstatten geht. Nach dem Einrammen des nächsten Spundwandelements
10' ist an dessen in Vorbaurichtung weisender Seite wieder dieselbe Situation entstanden,
d.h. es steht ein leeres Kastenprofil zur Aufnahme eines T-Profiles zur Verfügung.
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Auf diese Weise kann mühelos die Spundwand fortlaufend errichtet
werden. Dabei ist es zweckmäßig, das Kastenprofil an seinem unteren Ende um einen
vorgegebenen Abschnitt das T-Profil überragen zu lassen, damit durch die Öffnung
4 eingetretene Verunreinigungen sich am Fuße des verschlossenen Kastenprofils ohne
Behinderung des T-Profils sammeln können.
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Soll hingegen nur jedes zweite Rohr als tragendes Spundwandelement
10 ausgebildet sein, so ist es zweckmäßig, diese tragenden Rohre zuerst zu rammen.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn auf beiden Seiten ausschließlich Kastenprofile an
dem Rohr angebracht sind, weil diese mit Hilfe der am Fuß angebrachten, schrägstehenden
Platte 28 auch nach dem Rammen im wesentlichen frei von Verunreinigungen sind. Die
nachträglich in die Zwischenräume einzurammenden Füllrohre sind dann an beiden Seiten
mit T-Profilen versehen, die dann ohne Behinderung in die Kastenprofile der benachbarten,
tragenden Rohre hineingleiten können.
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Falls sich beim Einfädeln der Füllrohre herausstellt, daß die zuvor
gerammten Rohre während des Rammens eine von dem idealen Abstand abweichende Lage
zueinander bekommen haben, können die relativ weichen Füllrohre mit Hilfe einer
zwischen den Fädelschlössern angebrachten Justierstange 30 in Vorbaurichtung gequetscht
oder gedehtn werden, was mit Hilfe eines innerhalb der Justierstange angeordneten
Stellgliedes 32 bewirkt wird.
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Diese Hilfsmaßnahme ist nur bis zum Einfädeln der T-Profile in die
Kastenprofile notwendig; dadurch kann die Justierstange 30 wieder entfernt werden,
wobei das Einfädeln der beiden Profile zu einem Schloß auf jeder Seite selbsttätig
abläuft. Das Füllrohr wird dabei entweder in Vorbaurichtung oder quer dazu oval
gedruckt, was aber nicht weiter schadet.
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L e e r s e i t e