DE3731186A1

DE3731186A1 - Gelenkplatte

Info

Publication number: DE3731186A1
Application number: DE19873731186
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Ing Lorani
Original assignee: Phoenix AG
Current assignee: Phoenix AG
Priority date: 1987-09-17
Filing date: 1987-09-17
Publication date: 1989-04-06
Also published as: FR2620769B1; GB2210114A; GB8726280D0; FR2620769A1; GB2210114B

Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkplatte gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Tunnelanlagen, die durch den Fels geschlagen werden, kann häufig auf die direkte Abdichtung der Tunnel-Segmente (Tübbing- Segmente) gegen eindringendes Wasser verzichtet werden. Die Elemente aus Beton, Stahl, Gußeisen oder Stahlbeton können deshalb direkt aufeinander gesetzt werden. Da durch äußere Einflüsse oder Fahrzeugbewegungen im Inneren des Tunnels Verlagerungen im Tunnelprofil auftreten können, die eine Verkantung der Segmente zueinander zur Folge haben, werden die Kontaktflächen häufig gerundet ausgeführt, um ein Abwälzen der Betonflächen aufeinander um einen bestimmten Winkelbetrag zu ermöglichen.

Bei Tunneln, in denen Wassereinbruch droht, werden die Kontaktflächen zusätzlich durch eingelegte Elastomerprofile gegen den äußeren Wasserdruck abgedichtet. Bezüglich Einzelheiten wird auf folgende Druckschriften verwiesen: DE-C-28 33 345, DE-A-35 02 620, EP-A-02 10 326, EP-A-02 22 968, DE-U-86 21 315, DE-U-86 21 316.

Zwischen die Tunnelsegmente können Platten aus Hartholz oder Kunststoff oder Gummi gelegt werden, um Druckspitzen durch örtliche Berührung auszugleichen. Nachteilig wirkt sich jedoch bei diesen Platten einmal die Eigenschaft von Gummi und Kunststoff aus, sich unter Verformung radial aus den Berührungsspalten herauszuquetschen.

Verstärkte Werkstoffe neigen dazu, unter dem äußeren Druck zu wenig nachzugeben und insbesondere bei Verkantungen ebenfalls Druckspitzen aufzubauen.

Bei nachgiebigen Werkstoffen kann zudem durch das Herausquellen des Werkstoffs mit den daraus resultierenden Querbewegungen über die auftretenden Reibungskräfte Rißbildung im Beton auftreten, die zum seitlichen Herausbrechen größerer Teile führt. Beschädigungen der Betonflächen können vor allem dadurch auftreten, daß bei unzulässiger Druckbeanspruchung oberflächlich Zerdrückungen auftreten. Eine weitere Beschädigungsart liegt in dem großflächigen Herausreißen von Betonteilen aus der Oberfläche durch auftretende kombinierte Schub- und Druckbeanspruchungen.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Platte zu schaffen, die einmal die auftretenden Druckbeanspruchungen aufnimmt, ohne in unzulässigem Maß seitlich aus dem Berührungsspalt herauszuquetschen und zum anderen Verkantungen der Segmente zueinander gelenkartig aufzufangen, ohne die bei der Verkantung auftretenden örtlichen Druckspitzen unzulässig hoch werden zu lassen. Gelöst wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Anspruchs 1.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Die erfindungsgemäße Gelenkplatte hat gegenüber den bisherigen Ausführungen überraschende Vorteile.

1) Die Platte kann relativ weich eingestellt werden, drückt sich jedoch trotzdem auch bei hohem Druck nicht aus dem Verbindungsspalt heraus, wenn die Verstärkungsumlagen festigkeits- und elastizitätsmäßig ausreichend dimensioniert sind.
2) Durch ein gesteuert zugelassenes Herausquellen können Randwülste erzeugt werden, die die Platte als Gelenk sicher zwischen den Tunnelsegmenten positionieren.
3) Im Kern der Platte ergibt sich durch die Nachgiebigkeit des Materials ein quasi-hydraulischer Druck, der dazu führt, daß auch beim Verändern des Gelenkspaltes durch Verkantung der Tunnelsegmente einseitige Druckerhöhungen im erheblichen Maße ausgeglichen werden.
4) Bei Verkantungen gleicht sich durch Materialverschiebungen die Form der Platte dem Spalt an. Ein Teil des weichen Kerns wird jedoch auf der dünneren Seite des Spaltes herausquellen und damit die psitionssichernde Wirkung des dort befindlichen Wulstes verstärken. Ein Herausdrücken der Platte auf der offeneren Seite wird dadurch unterbunden.
5) Trotz der zugfesten Außenschicht können sich Unregelmäßigkeiten der Kontaktfläche ohne weiteres in die Platte hineindrücken, weil der weiche Kern nachgibt. Druckspitzen können deshalb nicht auftreten.
6) Der weiche Plattenkern und die Kontaktflächen der Tunnelsegmente kommen nicht miteinander in Berührung. Sie sind durch die Außenschicht, die eine sehr geringe Dehnung aufweist, getrennt. Durch das Herausquellen des Plattenkerns ergeben sich gegenüber dem Tunnelsegment keine Querkräfte, da sich die Außenschicht nicht mit verformt. Dadurch wird das häufig beobachtete Aufsplittern der Tunnelsegmente im Kontaktbereich vermieden.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gelenkplatte können die hierfür bekannten Konfektions- und Vulkanisationsverfahren der Gummiindustrie eingesetzt werden.

Als Beispiel sei folgender Fertigungsablauf geschildert:

a) Zunächst wird eine Innengummischicht extrudiert. Auf diese Innengummischicht (Kern) wird eine oder mehrere Gewebelagen gewickelt und das Gesamtpaket wiederum mit dem Außengummi überspritzt.
Anstelle der Gewebeumwicklung kann auch das Umflechten, Umstricken oder Umwickeln mit Corden, Fäden, Seilen oder Folien erfolgen. Ebenso kann ein Kunststoff-Überzug über die Innengummischicht extrudiert werden.
b) Der auf diese Weise hergestellte Rohling wird plattgedrückt und je nach der erforderlichen Genauigkeit in einer Presse, in einem Kessel, einem Durchlaufvulkanisaitonsgerät oder ähnlichen Verfahren vulkanisiert. Hierbei kann die Platte entweder planparallel sein oder auch schon mit leichten Randwülsten versehen werden.
c) Das Gewebe kann an den Stirnseiten der Platte glatt abgeschnitten oder in einem vorgeschalteten Konfektionsgang zur Erzielung einer Rundumlage auch an den Stirnseiten noch einmal umgelegt werden.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme von schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt gesehen eine Tunnelröhre (1), die wiederum aus einer Vielzahl von Tunnel-Segmenten (2) besteht. In dem Kontaktbereich X zweier Tunnel-Segmente befindet sich die erfindungsgemäße Gelenkplatte (3).

Nach Fig. 2 ist dieser Kontaktbereich X der beiden Tunnel- Segmente (2 a, 2 b), zwischen denen sich die Gelenkplatte (3) befindet, vergrößert dargestellt.

Nach Fig. 3 besteht die Gelenkplatte (3) aus der weichen Kernschicht (4) aus Gummi oder gummiähnlichem Werkstoff und aus der Außenschicht (5). Die Außenschicht besteht hier aus einem einlagigen Gewebe mit geringer Dehnung und hoher Festigkeit.

Fig. 4 zeigt die Gelenkplatte (3) unter hoher Druckbeanspruchung, wobei sich seitlich aus dem Betonspalt die Wülste (6 a, 6 b) herausdrücken. Gegebenenfalls kann die Platte bereits im unbelasteten Zustand Wülste aufweisen.

Fig. 5 zeigt eine Gelenkplatte, die außen durch eine zusätzliche Gummischicht (7) gegen Verschleiß und Feuchtigkeit geschützt ist.

Fig. 6 zeigt eine günstige Ausführung der Betonkante, die durch ihre Abrundung (8) Knicke in der Gelenkplatte vermeidet.

Fig. 7 zeigt eine Gelenkplatte, deren Schutzschicht (7) im Kantenbereich (9) dicker ist als im Mittenbereich (10).

Fig. 8 zeigt die gleiche Gelenkplatte unter hoher Druckbeanspruchung, wobei sich seitlich aus dem Betonspalt der Wulst (11) herausdrückt.

Fig. 9 zeigt eine Gelenkplatte, deren Außenschicht aus zwei Gewebeeinlagen (12) und (13) besteht.

Fig. 10 zeigt eine Gelenkplatte, bei der sich in der Mitte der Kernschicht (4) Gewebeeinlagen (14) befinden, die hier zweilagig ausgebildet sind.

Fig. 11 zeigt die Gelenkplatte bei einer Verkantung der Betonfläche zueinander. Es hat sich dabei der die Positionssicherung verstärkende Wulst (15) gebildet.

Fig. 12 zeigt eine Gelenkplatte, bei der sich in der Mitte der weichen Kernschicht (4) ein Hohlraum (16) befindet, der mit Flüssigkeit gefüllt ist.

Nach Fig. 13 ist die Außenschicht (5) im Bereich der Plattenmitte stumpf gestoßen (Stoßstelle 17).

Nach Fig. 14 überlappt sich die Außenschicht (5) auf einer Seite, wobei sich die Überlappung (18 a) nur im Bereich der Plattenmitte befindet.

Nach Fig. 15 überlappt sich die Außenschicht (5) ebenfalls nur auf einer Seite, wobei sich hier die Überlappung (18 b) nahezu über die gesamte Breite der Platte erstreckt.

Fig. 16 bis 18 zeigen den unterschiedlichen Verlauf der Stoßlinien der Außenschicht (5), wobei die Stoßlinien wellenförmig (19 a, Fig. 16), zickzackförmig (19 b, Fig. 17) bzw. als Rechteckzackenlinie (19 c, Fig. 18) verlaufen.

Die erfindungsgemäßen Platten können neben ihrer Gelenkfunktion auch eine Dichtfunktion besitzen.

Claims

1. Gelenkplatte aus elastomerem Werkstoff, die sich zwischen Elementen aus Beton, Stahl, Gußeisen oder Stahlbeton, insbesondere zwischen Tunnel-Segmenten befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkplatte (3) eine weiche Kernschicht (4) aus Gummi oder gummiähnlichem Material aufweist, die von einer Außenschicht (5) mit geringer Dehnung und hoher Festigkeit umgeben ist.

2. Gelenkplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Außenschicht um ein Gewebe oder ein Fadengelege handelt.

3. Gelenkplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Außenschicht um geflochtene oder gestrickte Fäden handelt.

4. Gelenkplatte nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Werkstoff der Außenschicht um Stahl, Glas, Aramid, Kohlenstoffasern, Polyesterfasern oder ähnliche Werkstoffe handelt.

5. Gelenkplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht aus Kunststoff besteht.

6. Gelenkplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff aus Polyethylen, Polyoxymethylen, Polyurethan oder Polycarbonat besteht.

7. Gelenkplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht aus einer oder mehreren Lagen besteht.

8. Gelenkplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht ohne Stoßstelle nahtlos ausgeführt ist.

9. Gelenkplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Außenschicht auf einer oder beiden Seiten überlappt.

10. Gelenkplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Überlappung (18 b) über die gesamte Breite der Platte erstreckt.

11. Gelenkplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Überlappung (18 a) nur im Bereich der Plattenmitte befindet.

12. Gelenkplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht stumpf gestoßen ist.

13. Gelenkplatte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stoßstelle (17) im Bereich der Plattenmitte befindet.

14. Gelenkplatte nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßlinie gerade verläuft.

15. Gelenkplatte nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßlinie wellenförmig (19 a) zickzackförmig (19 b), als Rechteck-Zackenlinie (19 c) oder als Trapezlinie verläuft.

16. Gelenkplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht durch eine zusätzliche Umhüllung (7) aus Gummi oder gummiähnlichem Werkstoff geschützt ist.

17. Gelenkplatte nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (7) im Kantenbereich (9) dicker ist als im Mittenbereich (10).

18. Gelenkplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte Randwülste (6 a, 6 b, 7, 11) aufweist.

19. Gelenkplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte durch Abrundungen (8) der Segmentkanten gegen Einschnitte und Knicke geschützt ist.

20. Gelenkplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich innerhalb der weichen Kernschicht zusätzliche Einlagen befinden.

21. Gelenkplatte nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß Einlagen aus Gewebe (11), Fäden, Blech, Kunststoff oder ähnlichen Werkstoffen bestehen.

22. Gelenkplatte nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Einlagen um ein Gitterwerk oder grobmaschiges Gewebe handelt.

23. Gelenkplatte nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die innenliegenden zusätzlichen Einlagen durchgehende Löcher aufweisen.

24. Gelenkplatte nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen im Randbereich Auskerbungen aufweisen.

25. Gelenkplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Innern der weichen Kernschicht (4) Hohlräume (16) befinden.

26. Gelenkplatte nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume durch körniges Material oder Hohlkörper (z. B. gasgefüllte Glas- oder Kunststoffkugeln) erzeugt werden.

27. Gelenkplatte nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume mit Gas oder Flüssigkeit gefüllt sind.

28. Gelenkplatte nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume mit unvulkanisiertem Gummi, der mit oder ohne Beschleunigungschemikalien versehen ist, gefüllt ist.

29. Gelenkplatte nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß diese Werkstoffe ihre Beschleunigungschemikalien durch Diffusion aus der sie umgebenden weichen Schicht erhalten.

30. Gelenkplatte nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume mit langsam aushärtenden Werkstoffen gefüllt sind, um Setzungen im Bausystem (z. B. Betonsystem) abwarten zu können.

31. Gelenkplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht und die zusätzliche Umhüllung aus einer Kautschukmischung auf der Basis von Polychloropren, EPDM, Nitril-Kautschuk oder anderen quell-, witterungs- und chemikalienbeständigen Kautschuktypen besteht.

32. Gelenkplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte der Kernschicht in Shore A zwischen 30 bis 85 beträgt.

33. Gelenkplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Außen- bzw. Schutzschicht härter ist als die Kernschicht.

34. Gelenkplatte nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Außen- bzw. Schutzschicht eine Härte in Shore A zwischen 55 und 90 aufweist.