DE3430033C1 - Klemmverbindung fuer Rinnenprofilsegmente - Google Patents

Description

bogen werden. Es müssen dann höchste Kräfte über relativ kleine Berührungsflächen übertragen werden. Diese außerordentlich hohe Belastungskonzentration an den Lochrändern kann mithin leicht zu einem vorzeitigen Versagen der gesamten Klemmverbindung dahingehend führen, daß die Oberlasche im Bereich der Durchgangslöcher reißt oder die Schraubenköpfe durch die Schraubenlöcher gezogen werden.

Mit Rücksicht auf die Bemühungen, stets materialoptimierte Verbindungselemente zu schaffen, wird im bekannten Fall der Materialeinsatz an der unterseitig genuteten Oberlasche so bemessen sein, daß die gesamte Klemmverbindung ein in der Praxis befriedigendes Verhalten zeigt. Eine weitere Materialeinsparung an der Oberlasche würde indessen bewirken, daß die gewissermaßen Gelenke darstellenden Krümmungsbereiche der Oberlasche zwischen dem Laschensteg und den Laschenschenkeln bzw. zwischen den Laschenschenkeln und den Laschenflanschen zu weich würden. Aber auch bei praxisorientierter Materialauslegung handelt es sich im bekannten Fall um ein vergleichsweise weiches System. Dies führt dazu, daß bei Gebirgsdrücken alle Teile der Klemmverbindung größere Verformungswege zurücklegen können. Hiermit ist ein größerer Abstand der miteinander verspannten Teile verbunden. Diese Erscheinung kann demzufolge zu einem vorzeitigen Verlust der Funktionstüchtigkeit jedes einzelnen Streckenausbaubogens führen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Klemmverbindung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Gattung zu schaffen, die bei harmonischem Kraftfluß sowohl in den Verbindungsschrauben als auch in den Laschen, insbesondere der Oberlasche, und bei Verminderung des Gesamtmaterialeinsatzes eine längere Funktionstüchtigkeit eines sich aus mehreren Rinnenprofilsegmenten zusammensetzenden Streckenausbaubogens gewährleistet.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Das funktioneile Zusammenwirken der Verbindungsschrauben mit den oberseitig genuteten Flanschen führt beim Aufbringen der Schrauben-Vorspannkraft dazu, daß die Oberseiten der Übergänge zwischen den Flanschen und den Stegen entlang der konvex gekrümmten Flächenabschnitte der Stütznasen gleiten können. Hierbei vergrößert sich der öffnungswinkel zwischen den Flanschen und den Schenkeln so lange bis die im Grund der Längsnute liegenden Kanten der den Flanschenden benachbarten Umfangsbereiche der Durchgangslöcher an den Schraubenschäften unterhalb der Schraubenköpfe zur abstützenden Anlage gelangen und damit das fertigungs- bzw. montagebedingte Spiel zwischen den Verbindungsschrauben und den Durchgangslöchern aufgezehrt ist. Die Klemmverbindung ist somit versteift. Zusätzliche Betriebslasten führen nicht mehr zu einem Einbruch der Last/Weg-Kennlinie. Vielmehr nimmt das Last/Weg-Verhalten einen ausgesprochen steilen Verlauf.

Aufgrund der Minimierung des Materialaufwands an der Oberlasche ist es möglich, alle Kräfte zwischen der Oberlasche und den Verbindungsschrauben wie in einem Zugband fließen zu lassen, weil bei einem zugbandähnlichen Kraftfluß keine biegesteifen Übergänge mehr notwendig sind. Somit können oberhalb der Vorspannkraft liegende, auf den Gebirgsdruck zurückgehende Kräfte nicht mehr zu Verformungswegen der Bestandteile der Klemmverbindung und dadurch zu einer Aufhebung der Umklammerung der Rinnenprofilsegmente führen. Vielmehr wird die Umklammerung länger aufrechterhalten, so daß auch die Funktionstüchtigkeit jedes einzelnen Streckenausbaubogens zeitlich gestreckt wird.

Die Erfindung schafft einen optimalen Kraftfluß in den Einzelelementen der Klemmverbindung bei gleichem oder geringerem Materialeinsatz und führt zu einer Steigerung der maximalen Traglasten. Es ist die Vorgabe eines definierten Einschubwiderstands möglich und es kann dieser Widerstand bei unterschiedlich großen Biegekraftüberlagerungen und Einschubwegen konstant gehalten werden. Der zur Überbrückung von Setzungen der Streckenausbaubögen erforderliche Federspeicher bleibt dabei erhalten.

Aufgrund der Merkmale des Anspruchs 2 werden nunmehr die Schraubenköpfe an ihren Stütznasen unterseitig so ausgebildet, daß auch nach Aufbringung einer bestimmten Vorspannkraft weiterhin nur die freien Enden der Stütznasen an den Oberflächen der Laschenflansche zur Anlage gelangen. Durch entsprechende Dimensionierung der Schraubenköpfe ist hierbei sichergestellt, daß auch nach Aufbringen der vollständigen Vorspannkraft die Kraftübertragung auf die Endabschnitte der Stütznasen konzentriert bleibt. Die Kräfte werden also in einem vergleichsweise großen Abstand von den Schraubendurchgangslöchern in die Oberlasche geleitet. Bei weiterer Steigerung der Vorspannkraft bzw. bei einer später über die Vorspannkraft hinausgehenden Betriebslast können sich dann die Stütznasen gezielt in Richtung der Kopfflächen der Schraubenköpfe verlagern. Dies hat zur Folge, daß nun erst weitere Bereiche der Unterseiten der Stütznasen an den Laschenflanschen zur Anlage kommen, die näher zu den Durchgangslöchern hin liegen, ohne aber die Lochränder unzulässig hoch zu beanspruchen. Die spezielle Gestaltung der Schraubenköpfe führt bei Gebirgsdrücken mithin dazu, daß die Kontaktflächen zwischen den Schraubenköpfen und der Oberlasche vergrößert und dadurch die spezifische Beanspruchung der Oberlasche an den Lochrändern beträchtlich gesenkt wird. Da die schwächsten Stellen der Oberlasche grundsätzlich im Bereich der Durchgangslöcher liegen, kann durch die Belastungsverminderung der Querschnitt der Oberlasche herabgesetzt werden. Der Materialaufwand wird gesenkt.

Weitere vorteilhafte Merkmale sind Gegenstand der Ansprüche 3 bis 7.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den Überlappungsbereich zweier Rinnenprofilsegmente eines untertägigen Streckenausbaubogens mit zwei Klemmverbindungen in der Seitenansicht;

F i g. 2 in vergrößerter Darstellung die Klemmverbindung im Endabschnitt des einliegenden Rinnenprofilsegments, teilweise im Schnitt;

Fig.3 ebenfalls in vergrößerter Darstellung die Klemmverbindung im Endabschnitt des umgreifenden Rinnenprofilsegments, teilweise im Schnitt;

F i g. 4 einen vertikalen Querschnitt durch die Darstellung der F i g. 3 entlang der Linie IV-IV mit einem Teilschnitt im Bereich einer Verbindungsschraube;

F i g. 5 einen vertikalen Querschnitt durch die Darstellung der F i g. 2 entlang der Linie V-V mit einem Teilschnitt im Bereich einer Verbindungsschraube;

Fig.6 eine Verbindungsschraube in der Seitenansicht;

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F i g. 7 die Verbindungsschraube der F i g. 6 aus der Richtung des Pfeils VII gesehen;

F i g. 8 die Verbindungsschraube der F i g. 6 in der Draufsicht;

F i g. 9 einen Schraubenkopf in der Anlage an einem geschnitten dargestellten Flansch der Oberlasche beim Aufbringen der Vorspannkraft und

F i g. 10 die Relativlage eines Schraubenkopfes zu einem Oberlaschenflansch bei einem Gebirgsdruck oberhalb der Vorspannkraft

In den F i g. 1 bis 5 sind mit 1 und 2 zwei ineinanderliegende Rinnenprofilsegmente eines ansonsten nicht näher veranschaulichten Streckenausbaubogens bezeichnet. Jedes Rinnenprofilsegment 1,2 setzt sich aus einem Boden 3 mit seitlichen Schenkeln 4 und Flanschen 5 zusammen, wobei sich die Flansche 5 aneinander abstützen.

Die Verspannung der Rinnenprofilsegmente 1, 2 innerhalb eines sich unter Gebirgsdruck verlängernden Überlappungsbereichs wird durch zwei Klemmverbindungen 6, 7 bewirkt. Die Klemmverbindungen 6, 7 sind jeweils den Endabschnitten der beiden Rinnenprofilsegmente 1,2 mitnehmbar zugeordnet

Die Klemmverbindungen 1, 2 umfassen jeweils eine an den Flanschkehlen 8 des umgreifenden Rinnenprofilsegments 1 sich abstützende biegesteife, U-förmige Unterlasche 9 (F i g. 4 und 5), eine die Flansche 5 des einliegenden Rinnenprofilsegments 2 übergreifende Oberlasche 10 und Durchgangslöcher 11,12 in den quer abstehenden Laschenflanschen 13,14 durchsetzende, Spannmuttern 15 tragende Verbindungsschrauben 16.

Die Flansche 13 der etwa U-förmig gebogenen, eine Längsnut 17 aufweisenden Oberlaschen 10 sind in Richtung zu den Laschenstegen 18 abgebogen (F i g. 4 und 5). Die Übergänge 19 zwischen den Laschenflanschen 13 und den Laschenschenkeln 20 sind gekrümmt. Die Durchgangslöcher 11 sind so eingebracht, daß sie sich nach dem Biegen überwiegend in den Übergängen 19 befinden.

Wie die F i g. 1 bis 3 zeigen, sind die Längskantenbereiche 21 der Oberlaschen 10 dachartig abgeschrägt. In diesem Zusammenhang ist die Dachschräge 21 der am einliegenden Rinnenprofilsegment 2 zur Anlage kommenden Oberlasche 10 (F i g. 1 und 2) länger ausgebildet. An der Vorderkante sind zwei nasenartige Vorsprünge 22 angeformt, die an der Stirnseite 23 der Flansche 5 des einliegenden Rinnenprofilsegments 2 zur Anlage gelangen (F i g. 2 und 5).

Die Unterlaschen 9 sind U-förmig gebogen und besitzen seitlich quer abstehende Flansche 14. Mit Stützrippen 24 greifen die Unterlaschen 9 in die Flanschkehlen 8 des innenliegenden Rinnenprofilsegments 2 ein (F i g. 2 bis 5). An den Schenkeln 25 der am Ende des umgreifenden Rinnenprofilsegments 1 zur Anlage gelangenden Unterlasche 9 sind nasenartige Anschläge 26 angeformt (F i g. 1, 3 und 4), welche sich an den Stirnseiten 27 der Schenkel 4 des umgreifenden Rinnenprofilsegments 1 abstützen.

Die bei den Klemmverbindungen 6,7 der F i g. 1 bis 5 verwendeten Verbindungsschrauben 16 gehen aus den F i g. 6 bis 10 näher hervor.

Die Verbindungsschrauben 16 weisen mit Bezug auf die Schraubenachsen 28 einseitig angeformte Hammerköpfe 29 mit beidseitig der Schraubenschäfte 30 liegenden Stütznasen 31 auf. In der Betriebslage (F i g. 1 bis 5) liegen die Hammerköpfe 29 zu den Flanschenden hin und erstrecken sich annähernd parallel zu den Rinnenprof ilsegmenten 1,2.

Dabei zeigen die F i g. 4 bis 6, daß die Stütznasen 31 ausschließlich mit konvex gekrümmten Flächenabschnitten 32 an den Übergängen 19 von den Laschenschenkeln 20 auf die in Richtung zu den Laschenstegen 18 der Oberlaschen 10 bogenförmig abgewinkelten Laschenflansche 13 anliegen. Die konvexen Flächenabschnitte 32 laufen nach oben in die Stirnflächen 33 und nach vorne in die Kopfflächen 34 der Schraubenköpfe 29 aus (F ig. 6).

ίο Aus der F i g. 8 geht hervor, daß die Stirnflächen 33 der Schraubenköpfe 29 in der zu den Kopf flächen 34 etwa parallel verlaufenden Längsebene konvex gewölbt sind.

Die Unterseiten 35 der Stütznasen 31 (siehe insbesondere F i g. 9) sind in etwa parallel zu der Mittellängsebene der Rinnenprofilsegmente 1, 2 verlaufenden Längsebenen unter einem Winkel oc zu den Schraubenachsen

28 geneigt, der kleiner als 90° bemessen ist. Die gegenüberliegenden Stütznasen-Anlageflächen 36 der Oberlasche 10 erstrecken sich hingegen geradlinig in Längsrichtung der Rinnenprofilsegmente 1, 2. Diese Ausbildung bewirkt, daß bei Aufbringen der Vorspannkraft sich die Stütznasen 31 zunächst weit von den Durchgangslöchern 11 entfernt an der Oberlasche 10 abstützen (F i g. 9). Tritt dann eine höhere Belastung ein (F i g. 10), verformen sich die Stütznasen 31 entsprechend den Pfeilen A so weit in Richtung zu den Kopfflächen 34 der Schraubenköpfe 29, daß die Unterseiten 35 flächig an der Oberlasche 10 zur Anlage gelangen und damit die spezifische Flächenpressung herabsetzen.

Die F i g. 6 zeigt noch deutlich, daß die Schraubenschäfte 30 im Bereich 37 unterhalb der Schraubenköpfe

29 geneigt ausgebildet sind und in deren Stirnflächen 33 auslaufen. Auch ist aus dieser F i g. 6 zu erkennen, daß die Stirnflächen 33 der Schraubenköpfe 29 mit einem Betrag gegenüber den Schraubenschäften 30 vorkragen, der kleiner, bevorzugt um etwa 1/3 kleiner, als der Radius der Schraubenschäfte 30 bemessen ist. Ferner ist F i g. 6 zu entnehmen, daß die den Rinnenprofilsegmenten 1,2 zugewandten Seiten 38 der Schraubenschäfte 30 bis in eine sich parallel zu den Kopfflächen 34 erstrekkende Ebene hochgezogen sind, die etwa in halber Höhe der Schraubenköpfe 29 verläuft.
Die Stütznasen 31 sind oberseitig dachartig abgeschrägt.

Wie insbesondere die F i g. 4 und 5 erkennen lassen, sind nach Aufbringen der Vorspannkraft die fertigungsbedingten Spiele zwischen den Verbindungsschrauben 16 und der Oberlasche 10 aufgehoben. Durch den

so Schraubenanzug versteifen sich die Verbindungen 6, 7, wenn die Schraubendurchgangslöcher 11 an den Schraubenschäften 30 zur Anlage kommen.

Bezugszeichenaufstellung

1 Rinnenprofilsegment

2 Rinnenprofilsegment

3 Böden von 1,2

4 Schenkel von 1,2
5 Flansche von 1,2

6 Klemmverbindung

7 Klemmverbindung

8 Flanschkehlen von 1

9 Unterlasche
10 Oberlasche

11 Durchgangslöcher in 13

12 Durchgangslöcher in 14

13 Laschenflansche von 10

14 Laschenflansche von 9

15 Spannmuttern

16 Verbindungsschrauben

17 Längsnut in 10

18 Laschenstege von 10 5

19 Übergänge zwischen 13 und 20

20 Laschenschenkel von 10

21 Längskantenbereiche von 10

22 Vorsprünge an 10

23 Stirnseiten von 5 von 2 ι ο

24 Stützrippen von 9

25 Schenkel von 9

26 Anschlagnasen an 25

27 Stirnseiten von 4 v. 1

28 Schraubenachsen 15

29 Hammerköpfe

30 Schraubenschäfte

31 Stütznasen

32 konvexe Flächenabschnitte

33 Stirnflächen von 29 20

34 Kopfflächen von 29

35 Unterseiten von 31

36 Anlageflächen f. 35

37 Bereich unterhalb 29

38 Rückseiten von 30 25 oc Neigungswinkel

A Biegepfeile

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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- Leerseite -

Claims (5)

1 2 schäfte (30) im Bereich unterhalb der Schraubenköp- Patentansprüche: . fe (29) geneigt ausgebildet sind und in deren Stirnflächen (33) auslaufen.

1. Klemmverbindung für ineinanderliegende Rin- 6. Klemmverbindung nach einem der Ansprüche 1 nenprofilsegmente des untertägigen Streckenaus- 5 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen baus, welche eine an den Flanschkehlen des umgrei- (33) der Schraubenköpfe (29) mit einem Betrag gefenden Rinnenprofilsegments sich abstützende, bie- genüber den Schraubenschäften (30) vorkragen, der gesteife U-förmige Unterlasche, eine die Flansche kleiner, bevorzugt um etwa 1/3 kleiner, als der Radides einliegenden Rinnenprofilsegments übergreifen- us der Schraubenschäfte (30) bemessen ist.

de, genutete Oberlasche und Durchgangslöcher in io 7. Klemmverbindung nach einem der Ansprüche 1

den quer abstehenden Laschenflanschen durchset- bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Rinnen-

zende, Spannmuttern tragende Verbindungsschrau- profilsegmenten (1, 2) zugewandten Seiten (38) der

ben umfaßt, die mit Bezug auf die Schraubenachsen Schraubenschäfte (30) bis in eine sich parallel zu den

einseitig zu den Flanschenden hin angeformte, sich Kopfflächen (34) erstreckende Ebene hochgezogen

annähernd parallel zu den Rinnenprofilsegmenten 15 sind, die etwa in halber Höhe der Schraubenköpfe

erstreckende Hammerköpfe mit beidseitig der (29) verlauft.
Schraubenschäfte liegenden Stütznasen aufweisen,

welche mit konvex gekrümmten Flächenabschnitten '

in den bogenförmigen Übergängen der Oberlasche

zwischen den Laschenschenkeln und den Laschen- 20

flanschen formschlüssig angedrückt sind, wobei sich Die Erfindung richtet sich auf eine Klemmverbindung

die Stütznasen-Anlageflächen in Längsrichtung der für ineinanderliegende Rinnenprofilsegmente des unter-

Rinnenprofilsegmente geradlinig erstrecken, da- tägigen Streckenausbaus gemäß den Merkmalen in

durch gekennzeichnet, daß die Durch- Oberbegriff des Anspruchs 1.

gangslöcher (11) in den bogenförmigen Übergängen 25 Eine derartige Klemmverbindung zählt durch die DE-

(19) zwischen den Flanschen (13) und den Schenkeln OS 28 50 350 zum Stand der Technik. Bei dieser Klemm-

(20) der oberseitig genuteten Oberlasche (10) derart verbindung gelangen Verbindungsschrauben zur Anauf die Verbindungsschrauben (16) im Bereich der wendung, deren Schraubenköpfe mit Bezug auf die Schraubenköpfe (29) sowie der daran angrenzenden Schraubenachsen zu den freien Enden der Laschenflan-Abschnitte der Schraubenschäfte (30) abgestimmt 30 sehe hin versetzt angeformt sind. Die den Rinnenprofilsind, daß vor dem Aufbringen der Schrauben-Vor- Segmenten zugewandten Rückseiten der Schraubenspannkraft die Schraubenschäfte (30) mit montage- köpfe erstrecken sich etwa in den durch die Schraubenbedingtem Abstand zu den den Flanschenden be- achsen verlaufenden Längsebenen. Die Unterseiten der nachbarten Umfangsbereichen der Durchgangslö- Schraubenköpfe liegen zum überwiegenden Teil flächig eher (11) angeordnet sind und daß nach dem Auf- 35 auf den flächigen Oberseiten der Laschenflansche. Lebringen der Schrauben-Vorspannkraft unter vorauf- diglich die Übergangsbereiche von den Unterseiten der gehender relativer Verlagerung der Flansche (13) Schraubenköpfe auf die Rückseiten sind konvex geentlang der konvexen Flächenabschnitte (32) der krümmt und stützen sich an den entsprechend gestalte-Stütznasen (31) die im Grund der Längsnuten (17) ten Übergängen von den Laschenschenkeln auf die Laliegenden Kanten der den Flanschenden benachbar- 40 schenflansche formschlüssig ab. Die Übergangsbereiche ten Umfangsbereiche der Durchgangslöcher (11) an von den Schraubenschäften auf die Unterseiten der den unterhalb der Schraubenköpfe (29) befindlichen Schraubenköpfe ist scharfkantig rechtwinklig gestaltet. Abschnitten (37) der Schraubenschäfte (30) zur ab- Die den Rinnenprofilsegmenten zugewandten Rückseistützenden Anlage gelangen. ten der Schraubenschäfte sind bis in eine Ebene hochge-

2. Klemmverbindung nach Anspruch 1, dadurch 45 zogen, die parallel zu den Kopfflächen der Verbingekennzeichnet, daß die Unterseiten (35) der Stütz- dungsschrauben durch die Unterseiten der Schraubennasen (31) in einer etwa parallel zur Mittellängsebe- köpfe verläuft.

ne der Rinnenprofilsegmente (1, 2) verlaufenden Oberlasche, Verbindungsschrauben und Unterlasche

Längsebene unter einem Winkel (λ) zu den Schrau- sind so aufeinander abgestimmt, daß die Schraubenköp-

benachsen (28) geneigt sind, der kleiner als 90° be- 50 fe nicht nur im verspannungslos zusammengesteckten

messen ist. Zustand sondern auch nach Aufbringen einer gewissen

3. Klemmverbindung nach Anspruch 1 oder 2, da- Vorspannkraft noch flächig an der Oberlasche anliegen, durch gekennzeichnet, daß die Stütznasen (31) aus- Bei Erhöhung der Vorspannkraft über ein bestimmtes schließlich mit konvex gekrümmten Flächenab- Maß hinaus, insbesondere jedoch bei Auflastung durch schnitten (32) an den Übergängen (19) von den La- 55 Gebirgsdruck, kann die bekannte Klemmverbindung eischenschenkeln (20) auf die in Richtung zum La- ner solchen Beanspruchung unterworfen werden, daß schensteg (18) bogenförmig abgewinkelten Laschen- die freien Laschenenden in Richtung zu den Spannmutflansche (13) anliegen, wobei die konvexen Flächen- tern abbiegen. Hierdurch verringern sich jedoch die abschnitte (32) nach oben in die Stirnflächen (33) und Kontaktflächen zwischen den Schraubenköpfen und der nach vorne in die Kopfflächen (34) der Schrauben- 60 Oberlasche, was eine Erhöhung der Flächenpressung köpfe (29) auslaufen. zur Folge hat. Diese hohe Flächenpressung konzentriert

4. Klemmverbindung nach einem der Ansprüche 1 sich außerdem eng um die Durchgangslöcher in der bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen Oberlasche. Die unmittelbaren Lochrandbereiche wer-(33) der Schraubenköpfe (29) in der etwa parallel zu den also extrem hoch belastet. Diese Belastung erhöht den Kopfflächen (34) verlaufenden Längsebene kon- 65 sich ferner dadurch, daß die von den Schraubenschäften vex gewölbt sind. in Längsrichtung der Rinnenprofilsegmente nasenartig

5. Klemmverbindung nach einem der Ansprüche 1 abstehenden Bereiche der Schraubenköpfe in Richtung bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben- zu den Kopfflächen der Verbindungsschrauben aufge-