DE4421461C2 - Verfahren zum Herstellen einer temporären Tragkonstruktion unter Verwendung eines durch Gefrieren von wasserhaltigem Füllmaterial hergestellten Tragkörpers - Google Patents
Verfahren zum Herstellen einer temporären Tragkonstruktion unter Verwendung eines durch Gefrieren von wasserhaltigem Füllmaterial hergestellten TragkörpersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer temporären
Tragkonstruktion unter Verwendung eines durch Gefrieren von wasserhaltigem
Füllmaterial hergestellten Tragkörpers.
Anwendung findet die Erfindung als ein Bauwesen (z. B. Brückenbau)
anwendbares Tragwerk, das in der
Regel vorübergehend bis zur Erstellung eines dauerhaften Bauwerks Lasten abträgt. Die Belastung
kann dabei sowohl durch Erd- und Wasserdruck als auch durch das Gewicht weiterer Tragkonstruktionen
(z. B. Brücken) wie auch durch Verkehrslasten gegeben sein.
Es ist seit langem bekannt, wasserhaltigen Boden durch Gefrieren zu verfestigen. Dabei werden
vornehmlich auf Druck beanspruchte Baukörper wie Tunnel und Schächte hergestellt (siehe z. B.
KLEIN, J.: Bautechnik von Tagesschächten im Steinkohlebergbau, Geotechnik 6 (1983), Nr. 3,
Deutsche Gesellschaft für Erd- und Grundbau, Essen; BRAUN, B.: German and Swiss Experience
with Ground Freezing, Tunnels & Tunneling 17 (1985) Nr. 12, Seite 47-50;
JESSBERGER, H. L.: Bodenverfestigung durch Einpressen und Vereisung, Grundbautaschenbuch,
Teil 2, Verlag Ernst und Sohn, Berlin).
In jüngeren Zeiten wurden gefrorene Tragkörper hergestellt, die neben der Druckfestigkeit auch
die Zugfestigkeit gefrorenen Bodens ausnutzen und planmäßig auf Biegung beansprucht sind
(siehe z. B. ORTH W., KUPPEL J., GOGOLOK A.: Baugrubensicherung und Böschungsstabilisierung,
zwei ausgeführte Beispiele, Vortrag Baugrundtagung 1988, Hamburg, Deutsche Gesellschaft
für Erd- und Grundbau Essen).
Zur Erhöhung der Biegefestigkeit von Frostkörpern wurden weiterhin Bewehrungsglieder,
bestehend aus den Gefrierrohren und/oder gesonderten Zuggliedern vorgeschlagen (siehe Offenlegungsschrift
23 21 759).
Rein auf Druck beanspruchte Frostkörper sind aufgrund ihrer speziellen Form und Eigenart
nur in begrenzten Fällen anwendbar. Bei Problemstellungen, die auf Biegung beanspruchte
Tragkörper verlangen, wird die Anwendbarkeit gefrorener Tragkörper durch die geringe
Biegefestigkeit infolge der im Vergleich zur Druckfestigkeit geringeren Zugfestigkeit begrenzt.
Da gefrorene Böden insbesondere bei hoher Beanspruchung stark anwachsende Kriechverformungen
aufweisen, kann dieses Problem auch durch eine Zugbewehrung nur vorübergehend gelöst
werden, da diese durch die Kriechverformungen in der Druckzone des gefrorenen Materials
im Laufe der Zeit entlastet wird, was nur durch ständiges Nachspannen vermieden werden könnte.
Ausschließlich aus Metall und/oder Beton bestehende Konstruktionen können wegen ihres Gewichts
in der Regel nur in relativ kleinen Einheiten vorgefertigt werden, weil diese andernfalls
nicht mehr transportierbar sind. Insbesondere bei Arbeiten auf nur kurzzeitig absperrbaren Verkehrswegen
(Bahnlinien, Autobahnen) ist eine weitgehende Verlagerung der Montagearbeit von
der Baustelle in die Vorfertigung notwendig. Weiterhin müssen schlanke Metallbauteile in der
Regel gegen Stabilitätsversagen mit relativ aufwendigen Verbindungsmitteln versteift werden, was
wiederum mit einem hohen Arbeitsanteil auf der Baustelle verbunden ist. Das Dämpfungsverhalten
von reinen Metallkonstruktionen ist wegen ihres begrenzten Gewichts sowie wegen ihrer Materialeigenschaften
insbesondere bei dynamischer Belastung (Verkehr) oftmals unbefriedigend.
Schließlich sind Temporärkonstruktionen aus Metall und vor allem aus Beton in der Regel nur
unter mehr oder weniger starker Beschädigung oder durch ihre Zerstörung rückbaubar, teilweise
müssen sie auch im Boden zurückgelassen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art vorzuschlagen, mit dem eine Tragkonstruktion hergestellt
wird, welche möglichst biegefest ausgebildet und somit mit einer
geringen Bauhöhe verwendbar, in hohem Maße vorgefertigt transportierbar,
einfach zusammenbaubar sowie leicht und beschädigungsfrei
wieder zerlegbar ist. Dabei sollen Umweltbelastungen in der Bauphase
sowie das Zurücklassen fremder Stoffe oder Bauteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Herstellen einer temporären
Tragkonstruktion unter Verwendung eines durch Gefrieren von wasserhaltigem
Füllmaterial hergestellten Tragkörpers erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß am Einsatzort der Tragkonstruktion eine Anzahl
von Biegeträgern angeordnet wird,
daß zwischen die Biegeträger wasserhaltiges Füllmaterial eingefüllt
wird, bis die Biegeträger im Füllmaterial eingebettet sind, daß das
Füllmaterial gefroren wird, so daß ein Verbundtragwerk entsteht, daß
am Ende der Nutzungsdauer das Füllmaterial aufgetaut und im wesentlichen
wiederverwendbar entnommen wird und daß schließlich die Biegeträger
abgebaut werden.
Die Träger können einzeln angeordnet oder vor dem Einfüllen des Füllmaterials
untereinander verbunden werden.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile gegenüber unverstärkten Frostkörpern bestehen in
einer höheren Biegefestigkeit und damit einer geringeren Bauhöhe, einem einfacheren paßgenauen
Vorprofilieren sowie einer einfacheren Befestigung von Einbauten (Fahrbahnen, Masten, Geländer
usw.). Infolge des stark nichtlinearen Spannungs-Verformungsverhaltens von Eis und Eis-Granulatgemischen
führt auch eine relativ geringe Lastumlagerung auf die Biegeträger durch die
Verbundwirkung zu einer starken Verlangsamung der Kriechverformungen und damit zu erheblich
größerer Standzeit. Gegenüber herkömmlichen Trägersystemen besteht der Vorteil, daß die
Biegeträger oder Trägerroste nur für einen Teil der späteren Beanspruchung zu bemessen und
deshalb kleiner und leichter sowie einfacher zu transportieren und paßgenau einzubauen sind. Die
Komponente "Füllmaterial" kann als
Schütt-, Pump- oder Blasgut einfach und schnell angeliefert und eingebaut werden. Gegenüber
Verbundkörpern aus anderem Material (z. B. Stahl und Beton) besteht der Vorteil, daß die Elemente
am Ende der Nutzungsdauer durch Auftauen einfach und zerstörungsfrei wieder getrennt
und separat abtransportiert werden können. In der Regel ist damit eine volle Wiederverwendbarkeit
gegeben.
Als Beispiel wird in Fig. 1 und Fig. 2 eine Gleissicherung nach dem Schwellenersatzträgerverfahren
dargestellt. Dabei wird ein Rost aus Schwellenersatzträgern 3 mit dazwischenliegendem gefrorenem
Boden 4 als Gleissicherung angewendet, um darunter einen vorgefertigten Tunnelkörper 2
unter Aufrechterhaltung des Verkehrs auf der Verbundplatte einpressen zu können. Die Verbundplatte,
bestehend aus den Biegeträgern 3 und dem gefrorenen Boden 4, ruht auf dem Erddamm
1, im Laufe des Vortriebs wird sie zunehmend auf die Auflagen 8 des Stahlbetonrahmens 2
umgelagert. Gegenüber den bisherigen Anwendungen erlaubt die Anwendung der Erfindung eine
geringere Höhe des Frostkörpers und vermeidet insbesondere das aufwendige sukzessive Entfernen
desselben im Zuge des Vortriebs, da der nunmehr verstärkte Frostkörper zwischen Schwellen
und Tunnelkörper Platz hat und somit unterfahren werden kann.
Claims (2)
1. Verfahren zum Herstellen einer temporären Tragkonstruktion unter
Verwendung eines durch Gefrieren von wasserhaltigem Füllmaterial hergestellten
Tragkörpers mit folgenden Merkmalen:
- - am Einsatzort der Tragkonstruktion wird eine Anzal von Biegeträgern angeordnet,
- - zwischen die Biegeträger wird wasserhaltiges Füllmaterial eingefüllt, bis die Biegeträger im Füllmaterial eingebettet sind,
- - das Füllmaterial wird gefroren, so daß ein Verbundtragwerk entsteht,
- - am Ende der Nutzungsdauer wird das Füllmaterial aufgetaut, das Füllmaterial wird im wesentlichen wiederverwendbar entnommen, und die Biegeträger werden abgebaut.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeträger
vor dem Einfüllen des Füllmaterials untereinander verbunden
werden.
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