DE674648C - Eiserner Grubenausbau mittels einzelstehender, ring- oder bogenfoermig gestalteter Profile - Google Patents

Eiserner Grubenausbau mittels einzelstehender, ring- oder bogenfoermig gestalteter Profile

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DE674648C
DE674648C DET40102D DET0040102D DE674648C DE 674648 C DE674648 C DE 674648C DE T40102 D DET40102 D DE T40102D DE T0040102 D DET0040102 D DE T0040102D DE 674648 C DE674648 C DE 674648C
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Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG
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Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/14Lining predominantly with metal
    • E21D11/28Longitudinal struts, i.e. longitudinal connections between adjoining arches
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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    • E21D11/00Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
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    • E21D11/18Arch members ; Network made of arch members ; Ring elements; Polygon elements; Polygon elements inside arches
    • E21D11/20Special cross- sections, e.g. corrugated

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  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)

Description

  • Eiserner Grubenausbau mittels einzelstehender, ring- oder bogenförmig gestalteter Profile Die Erfindung betrifft -einen eisernen Grubenausbau mittels einzelstehender, ring-oder bogenförmig gestalteter Profile. Die Erfindung besteht darin, die bekannten rinnenförmigen Delageisen oder artgleiche Walzeisenprofile für diese Form des eisernen Grubenausbaues zu verwenden. Artgleiche Walzeisenprofile sind rinnenförmige Profile mit Hauptgurtung und an den Seitengurtungen angesetzten Flanschen, wobei die Profile hinsichtlich des im nachfolgenden dargelegten Verhältnisses der Trägheitsmomente den bekannten Belageisen entsprechen oder von diesen im Rahmen der im folgenden über die Erfindung gemachten Ausführungen abweichen.
  • Man hat zwar schon vorgeschlagen, belageisenartige oder ähnliche Profile im Grubenausbau in Forrri von Stempeln oder Schaleisen zu verwenden, ohne daß diese eine weitere Verbreitung gefunden haben. Im Bogenausbau jedoch wurden bisher Doppel-T-Eisen; Schienen oder ähnliche Profile allgemein verwandt. Diese Profile sind durch eine hohe Widerstandskraft in der Senkrechten, entsprechend denn. Widerstandsmoment Wx, und durch eine geringe seitliche Widerstandsfähigkeit gekennzeichnet. Man ging nämlich bisher von der Anschauung aus, daß der Bogenausbau in gleicher Weise wie die gerade Kappe nur auf Durchbiegung beansprucht würde und verwandte daher ausschließlich diese reinen Biegungsprofile für diese Ausbauform. Die Erfindung geht jedoch von der Beobachtung aus, daß sich diese Profile unter Tage dem hohen Gebirgsdruck weniger störend in vertikaler Richtung, sondern so stark nach der Seite hin verbiegen und verwinden, daß ihre Tragkraft außerordentlich vermindert wird. Hierdurch wird der durch die Bogenform an sich gewonnene Vorteil einer Verstärkung des Aushaues bis auf das 6- bis 8fache gegenüber der geraden Kappe vorzeitig zunichte gemacht, da die Profile, bevor ihr hohes Widerstandsmoment in der Vertikalen ausgenutzt ist, nach ihrer schwächsten Seite hin ausweichen. Diese seitlichen. Verwindungen sind insofern noch als besonders nachteilig anzusehen, als sich derart verbogene Profile zum größten Teil gar nicht oder nur unter erheblichen Kosten wieder zurechtbiegen lassen.
  • Die Erfindung geht dagegen von der Erkenntnis aus, daß die seitlichen Deformationen der bisherigen Ausbauprofile darauf zurückzuführen sind, daß sich der von außen auf den Umfang des Bogens wirkende Gebirgsdruck zum großen Teil tangential über das ganze Profil fortsetzt und es daher in seiner Achse auf Knickung beansprucht. Ein auf Knickung beanspruchter Stab weicht jedoch stets nach seiner schwächsten Seite aus, die bei den bisherigen, auf reine Biegung bemessenen Bogenprofilen in seitlicher Richtung lab. Die gemäß der Erfindung für die Verwendung im Ring- oder Bogenausbau vorgeschlagenen Belageisenprofile weisen jedoch gegenüber allen anderen Profilen den Vorteil auf, neben hohen Widerstandswerten in der Vertikalen Ix, Wx, bei gleichem Gewicht in ihrem Trägheitsmoment nach der Seite ly gleich stark oder stärker als ihr Trägheitsmoment in der Vertikalen Ix ausgebildet werden zu können, wodurch sie in hervorragender N.'eise geeignet sind, der erwähnten Knickbeanspruchung im ring- oder bogenförmigen Ausbau in wirksamer Weise zu begegnen.
  • Es ist hier zu erwähnen, daß die Verwendung eines Rinnenprofils mit schmaler, dünner Bodengurtung, hohen, dünnen Stegen und dicken Flanschen zur Herstellung eines ringöder bogenförmigen Rahmens als Lehrbogen für Strecken unter Tage im Tunnelbau bekannt ist. Dieser Rahmen soll bei möglichst geringem Gewicht eine verhältnismäßig hohe Belastung aushalten und ist gegen ein seitliches Ausbiegen aus der Rahmenebene da= durch gesichert, daß zwei solcher Profile mit entsprechend geringem I y paarweise nebeneinander angeordnet sind. Eigentliche Ausbau der Strecke selbst sind diese Bögen nicht. Die Anwendung des beanspruchten Profils ist aber auf den eigentlichen eisernen Grubenausbau beschränkt.
  • Für den von der Erfindung erstrebten Zweck einer möglichst weitgehenden statischen Ausnutzung des aufgewendeten Werkstoffes der Streckenrahmen ist das bekannte Lehrbogenprofil nicht geeeignet. Es wird als einzelstehender Rahmen infolge seiner ungünstigen Abweichungen von der belageisenartigen Form, insbesondere wegen seilfies unterlegenen l y, ebenso leicht aus der Rahmenebene ausweichen wie umgekehrt beispielsweise ein aus eisernen Eisenbahnschwellen gebildeter Streckenring oder -bogen wegen zu schwachen Widerstandsmomentes Wx zu leicht in der Rahmenebene durchgebogen wird, als daß der für das an sich gegebene hohe 1y aufgewendete Werkstoff auch nur einigermaßen ausgenutzt würde. Demgegenüber hat das beanspruchte Profil den Vorteil einer hohen Widerstandskraft gegen Biegung bei für den Zweck der Erfindung zugleich ausreichender Widerstandskraft gegen seitliches Ausknicken.
  • Soweit ferner schon vorgeschlagen wurde, belageiseiiartige Profile für Grubenstempel zu verwenden, handelt es sich lediglich um einen Vorschlag, aus zwei miteinander an den Flanschen vernieteten Belageisen einen rohrförmigen Außenstempel eines zusammenschiebbaren Stempels zu bilden, dessen Innenstempel ein abgeflachter Holzpfahl ist. Es dient hier demnach nicht ein alleinstehendes Belageisen, sondern ein aus zwei Belageisen gebildetes Rohr als Teil des Stempels. Wohl kann auch das beanspruchte Profil beispielsweise zur Verstärkung besonderem Druck ausgesetzter Teile des ring- oder bogenförmigen Ausbaurahmens in durch Vereinigung von zwei Profilen gebildeter röhrenartiger Form verwendet werden. Die dem Zwecke der Erfindung dienende eigentliche Verwendung ist aber die als alleinstehendes Profil, wobei die benachbarten Enden der Teile des Rahmens einander Rinne in Rinne überlappen können; denn erst in dieser Form beim ring- oder bogenförmigen Ausbaurahmen verwendet, läßt das beanspruchte Profil seine hervorragende Eignung für den Zweck der Erfindung in Erscheinung treten.
  • Bei einem ähnlichen bekannten Grubenstempel soll ein den Innenstempel bildender konischer Holzpfahl von zwei den Außenstempel bildenden, durch ein Keilschloß zusammengehaltenen Rinnenprofilen umfaßt werden. Diese Rinnenprofile sind jedoch nicht nach Art der bekannten Belageisen gestaltet, sondern haben die Form von Hohlschwellen. Mit eisernen Hohlschwellen u. dgl. Profilen, deren Verwendung übrigens auch als Kappen oder Verzugsmittel bekannt ist, kann aber der von dem beanspruchten Belageisenprofil gebotene Vorteil weitestgehender Ausnutzung des Werkstoffes bei Gebirgsdruck infolge sehr erheblich abweichenden Verhältnisses der auf die X- und Y-Achse bezogenen Tr ägheitsmomente nicht erzielt werden.
  • Soweit belageisenartige oder belageisenähnliche Profile in Verwendung als Kappeisen bekanntgeworden sind; handelt es sich in dem einen Fall um einen. mehrere Jahrzehnte zurückliegenden Vorschlag, bei einem in besonderer Weise gestalteten. Wagenumlauf im Gewinnungsbetrieb das Hangende mittels gerader Schaleisen abzufangen, die auf einem einzigen in der Mitte angeordneten Stempel aufliegen. Beide Hälften der hier zufällig belageisenartig gestalteten Schaleisen sind frei tragend. Bei dieser Ver`iendungsart aber wird das Profil anders beansprucht als beim ring- oder bogenförmigen Ausbaurahmen. Es ist weder mittelbaren noch unmittelbaren Beanspruchungen auf Knickung ausgesetzt und vermag hier infolgedessen eine gegenüber den anderen Ausbauprofilen überlegene Eignung für den Zweck der Erfindung nicht an den Tag zu legen.
  • Nach einem anderen bekannten, von der Praxis unberücksichtigt gebliebenen Vorschlag soll ein in belageisenähnlicher Form aus Blech gebildetes Profil als Kappe verwendet werden, und zwar mit der ausdrücklichen Bestimmung, daß dieses Kappeneisen als gerader Träger zu benutzen ist. Abgesehen davon, daß demgegenüber das Profil nach der vorliegenden Erfindung nicht für die Verwendung als gerade Kappe empfohlen wird, kommt auch ,eine Gestaltung des Profils aus Blech für den Gegenstand der Erfindung nicht in Betracht; wegen der überall gleichen Dicke des Bleches kann ein aus Blech gebildetes Profil den Erfordernissen der für den erlndungsgemäßen Zweck günstigsten Massenverteilung bei weitem nicht genügen.
  • Schließlich sei noch ein seit Jahrzehnten bekannter Vorschlag erwähnt, wonach mit Längsflanschen versehene Halbrohre zum Führen und Zusammenhalten der in abwechselnder Anordnung von starren und nachgiebigen Körpern gebildeten bogenförmigen Kappe eines Grubenausbaurahmens dienen sollen. Diese Halbrohre haben in der Praxis des Grubenausbaus keine Verbreitung und Bedeutung gefunden. Sie weichen ebenfalls von dem beanspruchten Belageisen in körperlicher und statischer Hinsicht sehr wesentlich ab und sind deshalb für den Zweck der Erfindung nicht geeignet.
  • Um die bisherigen Belageisenprofile für die Knickbeanspruchung in vollem Maße geeignet zu machen, kann man sie in ihren Stegen und Gurtungen verstärkt ausbilden. Hierdurch werden etwa durch die Knickbeanspruchung auftretende Verzerrungen des Profilquerschnittes wirksam verhütet; denn bei den bisherigen Belageisen, die außerhalb der Grube lediglich zu Abdeckzwecken, wie Brückenbelägen, verwandt wurden, war einer Knickbeanspruchung und einer Beanspruchung über die Streckgrenze, wie sie im Grubenausbau häufig ist, nicht Rechnung getragen worden.
  • Vorteilhaft können dabei die Flächenquerschnitte der Gurtungen gleich oder angenähert flächengleich bemessen werden, so daß die neuträle Achse in der Mitte des Profis liegt. Um das Wiederzurechtbiegen der Profile zu erleichtern, können weiterhin die beiden halben Gurtungen, die bei Anstrebung des theoretisch höchsten Widerstandsmomentes bei geringstem,Gewicht halb so lang und gleichdick der Hauptgurtung sind, zusammengenommen kürzer und dicker, aber flächengleich oder angenähert flächengleich der Hauptgurtung gestaltet werden. Im letzteren Falle werden die unteren Gurtungen, um die höchste Wertungsziffer, d. h. Widerstandsmoment pro kg Profilgewicht zu erzielen, am besten etwas größer in der Fläche gehalten als die obere. Die .äußeren Gurtungen der belageisenartigen Bogenstreckeneisen können zweckmäßig beim Walzen noch entsprechend der Längendifferenz (äußere Bogenlängen weniger innere Bogenlängen) verstärkt bzw. geschwächt werden, so daß die Gurtungen. nach dem Biegen, bei dem die äußeren gezogen und die inneren gedrückt werden, wieder gleich oder angenähert flächengleich sind.
  • Da Verlaschungen im Grubenausbau den schwächsten Punkt des Ausbaus darstellen und somit in den weitaus häufigsten Fällen den Ausgangspunkt für die erwähnten seitlichen Deformationen bilden, werden die Verlaschungen der Bogenteile in der Weise vorgenommen, daß die benachbarten Enden der B.elageisen in an sich bekannter Weise mit ihren Rinnen ineinandergeschohen werden. Durch die damit gegebene Verdoppelung der Profile wird gerade an dieser gefährlichen Stelle eine wirksame Verstärkung des Ausbaus erzielt und somit ein in allen Teilen gleichmäßig standfester Ring- oder Bogenausbau geschaffen.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen erläutert.
  • Es zeigen die Abb, i bis 3 einige Belageisenformen, wie sie nach der Erfindung für den eisernen Grubenausbau in Ring- oder Bogenform Verwendung finden sollen, und die Abb. q. bis 7 einige Konstruktionsbeispiele der Erfindung.
  • Bei den Profilen nach den Abb. i bis 3 sind mit i die Hauptgurtung, mit z die beiden Halbgurtungen und mit 3 die Stege bezeichnet.
  • Abb. i zeigt ein Belageisen handelsüblicher Form, während die Abb. a und 3 Spezialprofile darstellen. Mit X und Y sind jeweils die Beanspruchungsachsen bezeichnet. In Abb. 2 sind die beiden Halbgurtungen z gleich dick und zusammengenommen flächengleich der Hauptgurtung i. Die X ... X-Achse liegt in halber Höhe des Profils.
  • Abb. 3 zeigt das gleiche Profil wie Abb. a, jedoch sind die halben Gurtungen z dicker und kürzer als die Hauptgurtung i, aber zusammengenommen flächengleich oder etwas größer als die Hauptgurtung i ausgebildet. Die Schwerachse X ... X liegt angenähert in halber Höhe.
  • Abb. q. zeigt zwei Belageisenprofile zu einem Kastenträger vereinigt (durch Schweißen usw.).
  • Abb. 5 zeigt eine Verlaschung für den eisernen Ring- oder Bogenausbau nach der Erfindung im Querschnitt. Die Verbindung zweier Bogenteile erfolgt dabei durch übereinanderschieben der Enden der beiden Belageisenprofile q. und 5 und Bolzen.
  • In Abb.6 ist ein weiteres Spezialprofil zur Darstellung gebracht, dessen untere Gurtungen 2 mit Vorsprüngen 6 versehen sind, wodurch Nuten entstehen, in die die Bolzen und 8 mit Halteeisen 9 hineingreifen und hierdurch sicher gehalten werden.
  • Abb.7 zeigt .ein Ausführungsbeispiel eines Streckenbogens nach der Erfindung. Die Laschenverbindung ist dabei in der Weise ausgeführt, daß die beiden Enden der Bogenhälften stumpf zusammengestoßen und von einem Profilstück z o überdeckt werden. Mit i i sind Stellen besonderer Druckwirkung bezeichnet, die durch Profilteile i z und 13 besonders verstärkt werden können. Die Anordnung der Profilteile 12 erfolgt dabei nach der Art der Abb. q. durch Vereinigung der beiden Profile zu einem Kastenträger, während das Profilteil 13 ähnlich Abb. 5 über das eigentliche Bogenprofil hinweggreift.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Eiserner Grubenausbau mittels einzelstehender, ring- oder bogenförmig gestalteter Profile, gekennzeichnet = durch die Verwendung der bekannten rinnenförnügen Belageisen oder artgleicher Walzeisenprofile.
DET40102D 1932-01-23 1932-01-23 Eiserner Grubenausbau mittels einzelstehender, ring- oder bogenfoermig gestalteter Profile Expired DE674648C (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE968482C (de) * 1948-05-03 1958-04-24 Karl Theodor Jasper Mehrteiliger Ausbaurahmen, insbesondere fuer den Gruben- oder Tunnelausbau
DE1107616B (de) * 1952-05-27 1961-05-31 Gutehoffnungshuette Sterkrade Grubenausbau, insbesondere Streckenausbau
DE1176084B (de) * 1960-04-15 1964-08-20 Bochumer Eisen Heintzmann Mehrteiliger ring- oder bogenfoermiger Strecken-ausbau fuer den untertaegigen Grubenbetrieb

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE968482C (de) * 1948-05-03 1958-04-24 Karl Theodor Jasper Mehrteiliger Ausbaurahmen, insbesondere fuer den Gruben- oder Tunnelausbau
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DE1176084B (de) * 1960-04-15 1964-08-20 Bochumer Eisen Heintzmann Mehrteiliger ring- oder bogenfoermiger Strecken-ausbau fuer den untertaegigen Grubenbetrieb

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