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Profillagerstreifen aus elastomerem Werkstoff für Gleiströqe
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Die Erfindung betrifft einen Profillagerstreifen aus elastomerem Werkstoff
für ein Schotterbett und einen Gleisrost aufnehmende Gleiströge.
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Im Eisenbahnoberbau, und insbesondere beim Bau von Untergrund-und
S-Bahnen, werden zwischen dem Gleistrog und dem Fundament streifenförmiqe Profillager
aus elastomerem Werkstoff verwendet, die einerseits die ausreichende Schalldämmung
zwischen Gleisträger und Gleisunterbau gewährleisten und andererseits aufgrund ihrer
Elastizität eine Verringerunq der Schotterbetthöhe ermöqlichen.
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Der übliche Aufbau eines solchen Gleisträgers für eine Untergrundbahn
ist in Fig. 1 der beilieqenden Zeichnungen dargestellt, um die Bedingunqen zu erläutern,
die an einen solchen elastischen Profillagerstreifen gestellt werden.
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In Fig. 1 ist ein Grundfundament 11 einer U-Bahn-Röhre gezeigt, in
die ein Schotterbett für den Gleisunterbau eingebracht werden soll. Hierzu wird
ein Stahlbeton-Gleistrog -13 in eine verlorene Schalung 12 gegossen. Die Einheit
aus Schalung 12 und Gleistrog 13 ruht auf mehreren Profillagerstreifen 11, die in
Längsrichtung der Röhre, d.h., in Richtung der Gleise, verlaufen. Zur seitlichen
Abstützung beim Auftreten von Seitenkräften sind zusätzliche, seitliche Profillagerstreifen
1' vorgesehen.
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Solche Profillagerstreifen müssen eine genau definierte, vertikale
und horizontale Einfederung haben, um die für eine optimale Schalldämmung und Reduzierung
der Schotterbetthöhe erforderliche Elastizität zu erreichen; dabei muß insbesondere
die vertikale Federung bei höherer Belastung progressiv ansteiqen.
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Zur Lösung dieses Problems ist aus dem DE-GM 7 718 527 eine Platte
oder Bahn aus elastomerem Material bekannt, die auf der Unterseite mit Vorsprüngen
versehen ist, die jeweils unterschiedliche Höhe haben. Dadurch ist beim Einfedern
bis zum Auftreffen der zurückgesetzten Vorsprünge auf das Fundament zunächst eine
relativ weiche Federung gegeben, die beim weiteren Zusammendrücken der Platte bzw.
Bahn steifer wird, wenn die kürzeren Vorsprünge in Anlage an die Unterlage kommen.
Der Federweg zeigt also eine Knicklinie mit weichem Anlaufbereich und hartem Endbereich.
Ein solcher Knick im Federweg ist jedoch ungünstig, da er zu einer raschen, praktisch
schlagartigen Änderung der Federkonstanten und damit der Elastizität der Gleisunterlage
führt.
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Weiterhin ist aus der DE-OS 2 751 346 eine Isoliermatte für Gleisanlagen
bekannt, die jedoch nicht als Einzelstreifen unter Betontrögen, sondern nur als
Schwinguncrsisolierung über die gesamte Länge und Breite unter das Schotterbett
verlegt wird. Dabei müssen mehrere bahnförmige Bereiche der Isoliermatte miteinander
verhakt werden, so daß ich eine sehr arbeitsintensive Verlegung ergibt. Außerdem
wird für die Verlegung über die gesamte Fläche des Schotterbettes sehr viel Material
benötigt, so daß die Verwendung einer solchen Isoliermatte sehr kostenintensiv ist.
Und schließlich muß diese bekannte Isoliermatte auch in den ansteigenden Seitenbereichen
des Gleistroqs verwendet werden, um die zwancrsläufig entstehenden Seitenkräfte
aufnehmen zu können.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Profillagerstreifen
aus elastomerem Werkstoff der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem die oben
erwähnten Probleme nicht auftreten.
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Insbesondere soll ein Profillagerstreifen vorgeschlagen werden, bei
dessen Verwendung keine seitliche Abstützung mehr erforderlich ist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß auf einer Seite des
Lagerstreifens Stützrippen ausgebildet sind, die nierenförmige Ausnehmungen aufweisen.
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Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammen-
gestellt.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen einerseits darauf,
daß solche Profillagerstreifen, die beispielsweise eine Breite von 180 mm haben,
in relativ großen Abständen voneinander unter dem Betontrog bzw. dem Schottertrog
verlegt werden können, so daß sich im Vergleich mit den bekannten, über die gesamte
Fläche des Betontrogs verlegten Isoliermatten eine starke Materialeinsparung ergibt.
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Eine weitere Reduzierung des benötiqten Materials ist darauf zurückzuführen,
daß keine seitliche Abstützung des Gleistrogs erforderlich ist, also die Profillagerstreifen
nicht in den oberen ansteigenden Randbereichen verlegt werden müssen. Dies beruht
auf folgender Funktionsweise: Die nierenförmiqen Ausnehmungen in den Stützrippen
des Profillagerstreifens federn unter der Belastung mit dem Eigengewicht des Troqes
über einen Federweg von 3 mm, der ihreröffnunqsbreite entspricht, ein und schließen
sich. Dadurch versteifen sich die äußeren, etwa trapezförmigen Stützrippen so stark,
daß die gesamten auftretenden Horizontalkräfte sowohl parallel als auch senkrecht
zur Gleisachse aufgenommen werden können, ohne daß eine zusätzliche seitliche Trogabstützung
benötigt wird.
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Wenn nun dieser Profillagerstreifen unter der Einwirkunq der Verkehrslast
noch zusätzlich in vertikaler Richtung belastet wird, kann er nur noch wenig nachgeben,
da, wie erwähnt, sich die nierenförmigen Ausnehmungen geschlossen haben und damit
die Stützrippen eine relativ hohe Steifigkeit haben. Um noch eine weitere Einfederunq
unter der Einwirkunq der Verkehrslast zu ermöglichen, werden zusätzliche, ovale
Hohlräume in den Profillagerstreifen vorgesehen, die teilweise von den nierenförmigen
Ausnehmungen umqeben werden.
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Durch die Kombination dieser Bohrungen mit ovalem Querschnitt und
der nierenförmigen Ausnehmungen werden für die Feder- und Schubsteifigkeit gute
Werte erreicht. Insbesondere ergibt sich ein Verlauf der Federkonstanten, bei dem
die vertikale Federung weich anläuft und ohne Ausbildung eines ausgeprägten Knicks
bei höherer Belastung progressiv ansteigt. Die Federung ändert sich also stetig
und gleichmäßiq ohne plötzliche, schlagartige Stöße, so daß sich eine optimale Schalldämmunq
ergibt, wie sie insbesondere im
U-Bahn-Bau benötigt wird; auch die
Schotterbetthöhe läßt sich im gewünschten Maße verrinqern.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführunqsbeispiels
unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher erläutert, die einen Schnitt durch einen Profillagerstreifen
nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Dieser insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 versehene Profillagerstreifen
weist auf einer Seite eine ebene Fläche auf, während die andere Seite mit Stützrippen
3 in Form von Längsstreifen versehen ist, die im wesentlichen trapezförmig ausgebildet
sind. Obwohl in Fig. 2 eine Lage des Profillagerstreifens 1 dargestellt ist, bei
der sich die ebene Fläche oben und die Stützrippen 3 unte befinden, können solche
Profillaqerstreifen 1 auch umgekehrt eingebaut werden, d.h., die Stützrippen 3 befinden
sich oben, also im Kontakt mit der Schalung 12, während die ebene Fläche nach unten,
alSO zum Grundfundament 11 hin gewandt ist (sh. auch Fig. 1).
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Die Stützrippen 3 haben im Querschnitt etwa die Form eines Trichters,
d.h., an einen konischen, auf einer Seite des Profillagerstreifens beginnenden Bereich
3b schließt sich ein Fußbereich 3a mit etwa rechteckigem Querschnitt an. Während
also in der darqestellten Lage in dem überqanqsbereich 3b der Durchmesser der Stützrippe
3 nach unten stark abnimmt, bleibt der Durchmesser im Fußbereich 3a der Stützrippe
im wesentlichen konstant.
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Der übergang zwischen den beiden Bereichen 3a und 3b kann entweder
gemäß der Darstellung in Fig. 2 mit einem Knick oder als Alternative hierzu mit
einem etwa bogenförmigen übergang erfolgen.
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In dem Profillagerstreifen 1 sind jeweils an den Stellen, an denen
sich die Stützrippen 3 befinden, Hohlräume 4 mit ovalem Querschnitt ausgebildet.
Zwischen diesen Hohlräumen 4 mit ovalem Querschnitt und dem Fußbereich 3a der Stützrippen
3, also in dem konischen Ubergangsbereich 3b, befinden sich nierenförmige Ausnehmunqen
5, die den unteren Teil der Hohlräume 4 mit ovalem Querschnitt teilweise umqeben,
wie man in Fig. 2 erkennen kann.
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Dieser Profillagerstreifen 1 hat solche Abmessungen, daß bei einem
oberen, ebenen Bereich 2 mit der Dicke x, beispielsweise1,5 cm, die Stützrippen
3 eine solche Höhe haben, daß der Gesamtquerschnitt an der dicksten Stelle, also
an der Stelle der Stützrippen 3, etwa 2 . x, im oben angegebenen Beispiel also 3
cm, beträgt, während der Abstand zwischen den Mittelebenen der benachbarten Stützrippen
3 etwa 3. x, beim obigen Beispiel also 4,5 cm, beträgt. Die Fußbereiche 3a der Stützrippen
3 haben eine Breite von etwa x, d.h., etwa 1,5 cm, so daß der zwischen den Fußbereichen
3a von zwei Stützrippen 3 verbleibende Hohlraum etwa eine Breite von 2 x, also 3
cm, hat.
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Zweckmäßigerweise hat ein solcher Profillagerstreifen 1 eine Breite
von insgesamt 18 cm, so daß er insgesamt vier Stützrippen 3 enthält.
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Die horizontale Einfederung unter der Einwirkung der Last des Gleistroges
wird im wesentlichen durch die Form der Stützrippen 3 bestimmt und ist weitgehend
belastungsunabhängig.
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Als elastomere Werkstoffe für einen solchen Profillagerstreifen werden
zweckmäßigerweise alterungsbeständige, hochelastische Kautschuke verwendet, die
eine Härte von etwa 60 Shore A haben sollten.
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Eine Einbaumöglichkeit des in Fig. 2 dargestellten, erfindungsgemäßen
Profillagerstreifens ist in Fig. 1 dargestellt; dabei befinden sich also die Profillagerstreifen
1 zwischen dem Grundfundament 11 und der verlorenen Schalung 12.
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Als Alternative zu dieser Einbauweise ist es auch möglich, statt des
an Ort und Stelle gegossenen Betontrogs 13 einen entsprechenden Betontrog aus Fertigbeton
zu verwenden. In diesem Fall kann selbstverständlich auf die verlorene Schalung
12 verzichtet werden, so daß sich die Profillagerstreifen 1 direkt zwischen dem
Betontrog 13 aus Fertigbeton und dem Grundfundament 11 befinden.
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Die seitlichen Profillagerstreifen 1' werden nicht benötigt, so daß
sich insoweit der Einbau vereinfacht.
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In einer Alternative zu der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform
mit den schlitzförmigen, gebogenen Ausnehmungen 5 läßt sich eine Beeinflussung der
Federkonstante in Abhängigkeit von der Belastung auch dadurch erreichen, daß die
schlitzförmigen Ausnehmungen 5 im konstanten Abstand zur Unterseite der Auflagevorsprünge
3 angeordnet sind, also gemäß der Darstellung in Fig.2 horizontal verlaufen.
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