DE3222409A1

DE3222409A1 - Bogendurchlassanordnung

Info

Publication number: DE3222409A1
Application number: DE19823222409
Authority: DE
Inventors: Carl William Edmonton Alberta Peterson
Original assignee: Individual
Current assignee: Nova Span International Ltd Lethbridge Alberta
Priority date: 1981-06-17
Filing date: 1982-06-15
Publication date: 1983-01-05
Also published as: SE456685B; IT8248614A0; ES8405100A1; FR2508072B1; BR8203516A; IT1148588B; ES523602A0; FR2508072A1; CA1143170A; ES278709Y; SE8203554L; AU8439882A; ES278709U; GB2104566B; MX154964A; AU549533B2; US4563107A; DE3222409C2; GB2104566A

Description

Dipl.-Ing. A.Wasmeier

Zugelassen beim Europäischen Patentamt · Professional Representatives before the European Patent Office Patentanwälte Postfach 382 8400 Regensburg 1

Deutsche Patentamt

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Ρ/ρ 10.876

Tag Q. Juni 1Q82 W/Η Date ·'' """■"■ ^-Z>oc n/χι

Carl William Peterson,· 200 - 760J - ICW- Street, Edmonton, Alberta, Canada T6E 4C3

Titel: "Bogendurchlaßanordnung"

Priorität: Canada - Serial Nummer: J8O.OI7 vom 17. Juni 1981

Erfinder:

Anmelder

Konten: Bayerische Vereinsbank (BLZ 75020073) 5839300 Postscheck München (BLZ 700100 80V 893 69 -801

Gerichtsstand Regensburg

"Bogendurchlaßanordnung "

Die Erfindung "bezieht sich auf Bogenduröhlaßanordnungen und insbesondere auf eine Bogenträgeranordnung, die "bei der Herstellung von Durchlässen, Abzugskanälen oder dergl. verwendet wird* . Zur Zeit werden Durchlaßanordnungen aus Metall unter Verwendung von gekrümmten Metallplatten, die den Grundaufbau bilden, und manchmal mit Strebepfeilern hergestellt. Derartige Anordnungen sind beispielsweise in den CN-Patentschriften 74-9.630, 804.292 und 862.4-92 beschrieben und dargestellt.

Im allgemeinen nutzen bekannte Durchlaßanordnungen den passiven Erdwiderstand des Bodens in der Nähe der flexiblen tietallanordnung aus oder verwenden Strebepfeiler, um die Anordnung zu verfestigen und zu stützen. Wenn geringe Tiefen der Abdeckung vorhanden sind, liegt der schwächste Punkt derartiger Anordnungen häufig im Bereich des oberen Bogens der Anordnung, und in den Bereichen oberer Teile der Seiten. Der Reibwiderstand des Bodens und der den Bodenabraum begrenzende Druck können in derartigen Bereichen aufgrund der geringen Entfernung zur freien Grundfläche niedrig sein, und die einen Druck nach außen ausübenden gewölbten Reaktionskräfte können hoch sein. Nimmt man an, daß die flexiblen Platten, die in den Anordnungen verwendet werden, genügend stark sind, besteht die Schwäche derartiger Anordnungen in einer Bewegung des Verfüllmaterials und/oder im Anschluß an den natürlichen Grund. Es können sich fehlerhafte Oberflächen aus einem Bereich hoch beanspruchten Verfüllmaterials, üblicherweise bei kleinem Krümmungsradius der Anordnung, bis zu einer Stelle auf der Oberfläche des Füllmateriales oder Abraumes längs einer fehlerhaften Ebene oder Kurve ergeben, die durch eine Vielzahl von Parametern, z.B. Bogeneigenschaften und Geometrie der Anordnung bestimmt ist. Je flacher oder Je mehr horizontal elliptisch die Anordnung oder aber de flacher der Abraum ist, desto größer wird das Problem, da die Seitenradien einer solchen Anordnung notwendigerweise klein sind und infolgedessen die Drücke,

die zu Fehlern führen können, größer sind, wobei diese Drücke umgekehrt proportional den Radien sind.

Ein Fehler in dem beschriebenen Bereich kann zu einer ungenügenden Abstützung des Eogens des Daches der Anordnung führen, so daß das Dach sich übermäßig deformiert oder einstürzen kann.

Es besteht jedoch ein erheblicher Bedarf an flacheren Anordnungen und an Anordnungen mit flacherer Abdeckung oder flacherem Abraum, weil weite, niedrige Anordnungen den Durchfluß von größeren Wassermassen bei einer gegebenen Oberwasserhöhe am Eingang der Anordnung ermöglichen. Somit vermindern breite, niedrige Anordnungen die Wahrscheinlichkeit eines Überflutens stromaufwärts in bezug auf die Anordnungen, senken die Überkopf-ITivellierlinie und den erforderlichen Abraum, und ergeben, falls die baulichen Festigkeitsprobleme gelöst sind, eine wirtschaftlichere Konstruktion. Eine flachere Anordnung stellt auch häufig die beste Lösung für Fahrz-eugunterführungen, Versorgungskanäle, Fußgängerwege und dergl. dar.

Die Lösungen von bei flachen Anordnungen nach den vorerwähnten Patenten auftretenden Problemen sind in manchen Fällen recht kompliziert , in anderen Fällen ergibt sich keine ausreichend hohe Festig keit, da der Boden in der Nähe der Hauptreaktionen nicht begrenzt ist. Deshalb ergeben sie keine Konstruktion und Wirkungsweise unter extrem flachen Kanälen, wie dies bei vorliegender Erfindung der Fall ist.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, die bei der Herstellung von Durchlässen mit einer ebenen oder gekrümmten Deckfläche auftretenden Probleme, z.B. bei Durchlaßanordnungen aus Metall, zumindest teilweise zu lösen, indem eine verhältnismäßig einfache Bogenträgeranordnung hoher Festigkeit angegeben wird, die in der Nähe des Randes oder der Seite der Anordnung eine erhebliche Begrenzung ergibt.

Gemäß der Erfindung wird bei einer Bogenträgeranordnung zur Verwendung in einem Durchlaß mit einem länglichen Kanal, der obere, untere und seitliche Flächen besitzt, vorgeschlagen, daß eine Betonplatte sich über die Oberseite des Kanales über dessen Seitenränder, erstreckt und einen mittleren Teil mit einer Bodenfläche aufweist, daß die Bodenfläche des mittleren Teiles

im wesentlichen mit der Form der Oberseite des Kanales konform ausgebildet ist, und daß ein Arm sich nach außen und im wesentlichen horizontal von jeder Seite des mittleren Teiles zur Verteilung der Kräfte im Betrieb erstreckend angeordnet ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .

Die Bogenträgeranordnung kann bei der Erstellung neuer Anordnungen oder zur Verfestigung bereits vorhandener Durchlaßanordnungen verwendet werden. In letzterem Fall wird die Bogenträgeranordnung auf einem flexiblen Metallkanal in ihrer Position gehalten, nachdem der * entfernt worden ist, und der Abraum wird dann, auf der Bogenträgeranordnung ersetzt. *Abraum

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Schnittes durch eine Bogenträgeranordnung nach der Erfindung von oben,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer anderen Ausführungsform einer Bogenträgeranordnung, wobei der Abraum belassen ist,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht längs der Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht ähnlich der nach Fig. 3 einer abgeänderten Ausführungsform der Bogenträgeranordnung nach den Figuren 1 und 2,

Pig. 5 eine schematisshe Schnittansicht einer Seite der Bogenträgeranordnung, /und

Pig. 6 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Bogenträgeranordnung, wobei der Abraum oder die Verfüllung belassen sind.

Die Bogenträgeranordnung nach der Erfindung, die mit 1 bezeichnet ist, wird in Verbindung mit einem herkömmlichen Durchlaß mit einem Kanal verwendet, dessen Seiten 2 und dessen Oberseite 5 durch gewölbte Schichten festgelegt sind, welche in Betonsockel 4 eingebettet sind. Der Boden bzw. untere Teil 5 des Kanales wird durch den Erdboden oder durch einen beliebigen anderen Boden begrenzt.

Während die Anordnung nach der Erfindung zur Verwendung in Verbindung mit einem einzigen Kanal dargestellt und beschrieben ist, können ebenso zwei oder mehr Kanäle vorgesehen sein, so daß mit der Erfindung Mehrfachkanalanordnungen in entsprechender Weise umfaßt werden.

Der Einfachheit halber sind für die gesamten Zeichnungen die gleichen Seile mit gleichen Bezugszeichen versehen, soweit dies möglich ist. Bei der Bogenträgeranordnung nach Pig... 2 bilden die gewellten Metallschichten eine elliptisch geformte Anordnung, d.h. die Seiten 2, die Oberseite 3 und der Boden 6 des Kanales sind durch die gewellten Schichten festgelegt.

In jedem Pail ist der Bogenträgerteil der Bogenträgeranordnung eine Betonplatte, die durch einen gekrümmten mittleren Teil 7 festgelegt ist, die im wesentlichen der Porm der Oberseite 3 des Kanales bzw. Stollens entsprechend ausgebildet ist. Der mittlere Teil 7 der Bogenträgeranordnung überdeckt die Oberseite J des Kanales vollständig, die in extremen Pail eben sein kann. Arme 8 sind einteilig mit dem mittleren Teil der Platte und in dessen Längsrichtung angeordnet und erstrecken sich von jeder Seite des mittleren Teiles der Platte nach außen. Die Dicke der Platteist

über den Bereich des mittleren Teiles 7 etwa konstant, kann jedoch, falls dies erwünscht ist, variieren und an den Verbindungsstellen 9 zwischen den mittleren Teil 7 und den Armen 8 bei dieser Darstellung größer sein, sich andererseits aber, je nach den Erfordernissen der vorhandenen Belastung auch in anderer Weise ändern. Die Arme 8 sind nach außen sich verjüngend dargestellt, haben eine Oberseite 10, die nach unten und außen relativ zur Bodenfläche 11 geneigt ist, können jedoch auch konstante oder sich ändernde Dicke besitzen.

Die Platte nach Fig. 1 ist durchquer verlaufende Verstärkungsstäbe 12 und 13 aus Metall verstärkt, die miteinander in den Bereichen der Verbindungsstellen 9 sich überlappend verspleißt sind. Die in Querrichtung verlaufenden Verstärkungsstäbe können an einer beliebigen Stelle gespleißt sein oder aus einem Stück bestehen, wie dies bei dem Stab 14 nach Fig. 2 der Fall ist. Die Platte ist ferner durch in Längsrichtung verlaufende, im Abstand voneinander angeordnete Stäbe 15 (in Fig. 3 ist einer dieser Stäbe dargestellt) und durch Verbindungsschrauben 16 weiter verstärkt. Die maßgebliche Funktion der Stäbe 15 besteht darin, die Stäbe 12, 14 während des Aufbaues zu halten, sie können jedoch auch dazu dienen, Belastungen auf die Platte in Längsrichtung der Anordnung zu verteilen. Die Köpfe 17 und Schrauben bzw. Bolzen 16 sind in den Beton der Platte eingebettet. Die Schäfte der Schrauben bzw. Bolzen erstrekken sich nach abwärts durch die Oberseite 3 des Metallkanales. Muttern 18 und 19 sind an den Schrauben 16 in ihrer Position während des Zusammenbaues des Bogenträgers und zum Zusammenhalten sowie Verbinden des Kanales und der Platte vorgesehen.

Eine weitere Ausgestaltung einer Verstärkung besteht in im Abstand voneinander angeordneten Streifen 20 (von denen einer in Fig. 4 dargestellt ist). Diese Streifen 20 bestehen aus gewelltem Metall, aus Wellblech oder anderen entsprechenden Metallabschnitten, die sich quer zum Bogenträger erstrecken. Die Streifen 20 sind mit der Oberseite 3 des Kanales und mit der Betonplatte durch die Schrauben 16 und Muttern 18, 19 verbunden, die mit kürzeren Schrauben 21 und Muttern 22 abwechseln können. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4

ist die Platte mit der Oberseite 3 des Metallkanales verbunden UQd bildet so eine Verbundanordnung mit dem Metallkanal.

Während die Platte vorgegossen sein kann, ist die normale Praxis, die Platte an Ort und Stelle herzustellen, d.h. während die Anordnung installiert wird. Sie Arme 8 übertragen mindestens einen !Teil der Bogenreaktion, der Verkehrslast und der Abraumlasten auf den Erdboden im Bereich 23 (Fig. 5). Der Abstand, um den ^ederArm 8 über die Seite des Kanales vorsteht, wird durch die zu übertragenden Belastungen, die Festigkeit des Verfüllmaterials und benachbarten Erdbodens sowie den Begrenzungs- bzw. Dämmungswert des seitlichen Erdbodens, der benötigt wird, bestimmt.

IJm einen Durchlaß oder dergl. zu konstruieren, wird der Kanal in seine endgültige Lage zusammengebaut und in der Wäixe der Stelle 24- (Fig. 5) verfüllt sowie die Betonplatte auf den Kanal· und auf 4ie Verfüllung vergossen.

Nach Fig. 5 ist, wenn der Bogen durch eine seichte Auffüllung 23 bedeckt ist, der gekrümmte mittlere Teil 7 des Bogens ein im wesentlichen starres Element, das Biege- und Kompressionsbeanspruchungen aushält. Lasten aus dem mittleren Teil 7 werden auf die Arme 8 übertragen. Einspannkräfte 26 und 27"wirken gegen die Enden und Stirnseiten der Arme 8 und gegen die Oberseite' des mittleren Teiles 7. Vertikalen Belastungen wird durch Kräfte 28 im Boden Widerstand entgegengesetzt. Somit wird die Kanalkompressionsbelastung, die mit 29 bezeichnet ist, im Bereich unterhalb des Punktes 2M- reduziert. Der horizontale Arm 8 ergibt eine Trennstelle für kritische Abscherpfade, z.B. 30, wobei ein solcher Pfad am äußeren Ende des Armes 8 zu einer Linie 31 verlängert wird. Die vertikalen Kräfte 32 (Fig. 5) wirken nach abwärts, so daß ein Begrenzungseffekt auf den Erdboden oder das Verfüllmaterial unter den Armen 8 und in der Nähe der Anordnung ausgeübt wird und damit der Widerstand gegeneine Verschiebung und das Auftreten eines möglichen Fehlers in dieser hoch beanspruchten Zone erhöht wird.

Nach Fig. 6 wird die Bogenträgeranordnung, die mit 35 bezeichnet ist, in einem Durchlaß mit einem Kanal verwendet, der durch Schichten aus gewelltem Metall festgelegt ist. Der Kanal hat einen etwa elliptischen Querschnitt mit gekrümmten Seiten 2, einer etwa ebenen Oberseite 3 und einem gekrümmten Bogen 6. Die Querschnittsgestalt des Kanales wird hierfür als "abgestumpft elliptisch" bezeichnet.

Die Bogenträgeranordnung 35 ist eine etwa ebene Betonplatte. Die Platte weist eine ebene Bodenfläche 36 und eine Oberseite, die durch zwei nach außen und nach abwärts geneigte Seiten 37 festgelegt ist, auf. Somit verjüngt sich die Platte leicht von der Längsmitte nach außen gegen Jede Seite. Die Dicke der Platte kann konstant sein oder sich über die gesamte Breite ändern, je nach Bedarf.

Die Platte wird durch in Querrichtung verlaufende Verstärkungsstäbe 14· (von denen einer gezeigt ist),oder durch mittels Überlappung gespleißte Stäbe der Art nach Pig. I verstärkt. Die Platte wird ferner durch in Längsrichtung verlaufende, im Abstand voneinander versetzte Stäbe 15 und Verbindungsschrauben oder -bolzen 16 verstakt. Wie weiter oben erwähnt, besteht die Hauptfunktion der Stäbe 15 darin, die Stäbe 14 während der Konstruktion aufrecht zu erhalten, sie dienen jedoch auch zur Verteilung von Lasten auf die Platte in Längsrichtung der Anordnung.

Die anderen, in Verbindung mit den Figuren 1 -5 beschriebenen Verstärkungselemente können bei dieser Ausführungsform der Bogenträgeranordnung ebenfalls verwendet werden. Die Arme 38 übertragen mindestens einen Teil der Bogenreaktion, der Verkehrslast und der Abraumbelastungen auf den Boden. Der Abstand, um den jeder Arm 38 über die Seite 2 des Kanales vorsteht, wird durch die zu übertragenden Belastungen, die Verfüllmaterial- und benachbarte Erdbodenfestigkeit, und durch die Höhe der Begrenzung bzw. Dämmpnng des seitlichen Bodens , die erforderlich ist, bestimmt.

Weitere Modifikationen und abgeänderte Ausfülarungsformen der Erfindung, Änderungen in Form, Dimension und Anordnung der Bestandteile, liegen im Rahmen vorliegender Erfindung.

Claims

Patentansprüche:

1. Bogenträgeranordnung zur Verwendung in Verbindung mit einem Durchlaß mit einem länglichen Kanal, mit oberen, unteren und seitlichen Flächen,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Betonplatte (7, 8, 9; 36, 37, 38) sich über die Oberseite (3) des Kanales über dessen Seitenränder erstreckt und einen mittleren Teil (7) mit einer Bodenfläche (5, 6} 36) aufweist, daß die Bodenfläche des mittleren Teiles im wesentlichen mit der Form der Oberseite des Kanales konform ausgebildet ist, und daß ein Arm (8; 38) sich nach außen und im wesentlichen horizontal von jeder Seite des mittleren Teiles zur Verteilung der Kräfte im Betrieb erstreckend angeordnet ist.

2. Bogenträgeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (8) eine ebene Bodenfläche (11) aufweist, die sich im Betrieb horizontal nach außen von dem Kanal weg erstreckt, und daß sie eine nach außen und unten geneigte Oberseite (10) besitzt.

3. Bogenträgeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (7» 8) in der läng-smitte am dicksten ist.

4-, Bogenträgeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraub- oder Bolzenverbindung (16, 17, 18, 19, 21, 22) zum Verbinden der Platte (7» 8) mit dem Kanal vorgesehen ist.

5. Bogenträgeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkungsvorrichtung (12, 13, 14, 15j 20) zwischen der Platte (7» 8) und dem Kanal vorgesehen ist, um Belastungen auf die Platte und den Kanal über große Bereiche des Kanales zu verteilen.

6. Bogenträgeranordnung nach Anspruch 1, wobei der Durchlaß einen länglichen Kanal mit einer gekrümmten Oberseite besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonplatte (36, 37, 38) über einen Kanal und über dessen Seitenränder sich erstreckt, daß die

Platte einen gekrümmten mittleren Teil aufweist, daßdie Form einer Bodenfläche des mittleren Teiles im wesentlichen konform mit der Gestalt der oberen gekrümmten Fläche des Kanales verläuft, und daß der Arm (38) sich nach außen im wesentlichen horizontal von jeder Seite des mittleren Teiles aus erstreckt, um die auf die Anordnung im Betrieb einwirkenden Belastungen zu verteilen.

7. Bogenträgeranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (38) eine im wesentlichen ebene Bodenfläche (36) aufweist, die im Betrieb in horizontaler Richtung nach außen von dem Kanal weg verläuft.

8. Bogenträgeranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte im Betrieb auf dem Kanal aufliegt.

9. Bogenträgeranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung, z.B. eine Schraub- oder Bolzenvorrichtung (16) vorgesehen ist, die die Platte mit dem Kanal verbindet.

10. Bogenträgeranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkungsvorrichtung (14, 15) in der Platte und zwischen Platte und Kanal vorgesehen ist, die eine Verbundwirkung ergibt und Belastungen auf die Platte und den Kanal über große Bereiche der Platte , den Kanal in der Nähe des Verfüllmateriales und den natürlich vorhandenenErdboden in der Nähe des Verfüllmateriales verteilt.