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Ringförmiger Gruben- oder Tunnelausbau aus gewalzten Profileisen Der
Erfindungsgegenstand erstrebt die Eigenschaft vollkommen gleichartiger Festigkeit
für alle stählernen Ausbauteile des Hauptpatents 677766, und zwar i. durch
Schaffung statisch symmetrischer bzw. wirklich gleicher Trägheits- und Widerstandsmomente
der benachbarten, durch axialen Druck ineinanderzuzwängenden I- oder U-Profile
nebst Abwandlungen dieser Profile und 2. durch Herstellung ioo%ig gleicher Festigkeit
auch an den Stoßstellen mittels einfacher Verstärkungsbrücken.
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Zu i : Die punktierten Linien in den Fig. i sowie 3 bis i9 der Zeichnung
stellen die genannten Verstärkungs- oder Ausgleichungsbrücken dar. Sieht man von
diesen punktierten Linien ab, so unterscheidet sich der Gegenstand der Fig. i von
dem Gegenstand des Hauptpatents 677766 durch die in Richtung des Steges nach
beiden Seiten hin vorgenommene Vergrößerung der Höhe des vorher niedrigeren I-Profils
c (Normal- oder Difterdinger- o. dgl. I-Eisen).
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Sorgt man durch genaue Berechnung aber auch noch für gleiche Trägheitsmomente
beider symmetrischen Profileu und c bei gleicher Höhe derselben, so sind auch die
Widerstandsmomente gleich. Schafft manbei gleichen Höhen gleiche, möglichst hochwertige
und statisch symmetrische Trägheits-und Widerstandsmomente, so hat man gleichmäßigste,
also vollkommnen gleichartige Beanspruchung aller Profileisen.
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Geht man diesem Ideal noch weiter nach, so kann man sogar die Schwächung
des Profilquerschnitts außen am äußeren Umfange der Ausbauwandung infolge Zerrung
beim Runden der Ausbauringe und die Stauchung des Profilquerschnitts am inneren
Umfange der Ausbauwandung infolge Zusammendrückens beim. Runden der Ausbauringe
in folgender Weise in Rechnung stellen und berücksichtigen Die Querschnitte von
a und c in Fig.2 brauchen bloß, diesem Gedanken gemäß, genawest berechnete, keilförmig
schräg begrenzte Stege und ungleich große Flanschenflächen (oben größer und breiter,
unten kleiner und schmaler) zu bekommen.
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Diese Ungleichheiten würden mithin sofort verschwinden, sobald die
Profileisen gerundet werden. Hierbei würden die Profite
a und c
wieder normale Formen annehmen, wie in Fig. i dargestellt ist, d. h. die Stege würden
wieder parallele Seitenlinien erhalten, und die Flanschenflächen oben und unten
würden inhaltsgleich.
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Zu 2: Werden aus Gründen der Herstellung oder der Beförderung in den
Schacht hinein die Profileisenringe mit Stoßstellen versehen, so geht an diesen
Stößen theoretisch die Gleichfestigkeit auf o zurück. Versetzt man diese Stöße jedoch
so, da.ß immer nur der übernächste Ring die Stöße an derselben Stelle hat wie der
erste Ring, so steigt die Gleichartigkeit auf 5o%. Versetzt man die Stoßstellen
nach einer Schraubenlinie, so daß beispielsweise bei waagerechter Grubenstrecke
jeder io. Ring die Stöße genau an derselben Stelle, d. h. in derselben Höhe, liegen
hat wie der erste Ring, so steigert man hierdurch die Gleichartigkeit auf 9/1o des
ungeschwächten Profils, also auf 9o%.
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Überbrückt man aber die Stoßstellenmittels der in den Fig. i sowie
3 bis i9 punktiert angedeuteten, genügend langen Verstärkungsbrücken von hohlem
Viereck-Querschnittoder von U-Querschnitt oder I-Querschnitt o. dgl., so ist man
in der Lage, jede auf o verminderte Gleichartigkeit einer Stoßstelle auf ioo% (oder
mehr) zu erhöhen. Man braucht nur die Länge dieser beiden, links und rechts von
jedem Stoß liegenden Brücken entsprechend zu bemessen (z. B. auf ein Meter Länge,
so daß der Stoß auf beiden Seiten 5o cm überdeckt ist) und das Widerstandsmoment
jeder Brücke auf 5oo/o (oder mehr) des Widerstandsmoments des Ringprofils zu bemessen,
alsdann steigt die Widerstandskraft der Stoßstelle infolge beider Brücken in bezug
auf Biegung wiederum auf i oo % (oder mehr).
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Ist beispielsweise der Profilring a in Fig. i durchschnitten gedacht,
also mit Stoßstelle versehen, so müssen die beiden hohlen vriereckijen Verstärkungsbrücken
b bei dem Zusammenbau, also beim Zusammenpressen der Profilringe a und c gleichzeitig
scharf und gut sitzend axial miteingepreßt werden.
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Bei dem Gegenstand der Erfindung haben die Schrägflächen der Flanschen
wie beim Hauptpatent eine geringe Winkelneigung zur Mantelfläche des Ausbaus. Hierdurch
pressen sich bei den Gegenständen aller Figuren die Profileisenringe und Verstärkungsbrücken
unter Anzug so ineinander bzw. aneinander, daß sie schwer auseinanderreißbar sind.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß es an sich bekannt ist, im ringförmigen
Grubenausbau aus gewalzten Profileisen, die sich in Achsenrichtung mit Schrägflächen
aneinanderlegen, die Ausbauringe als Vieleck auszubilden. Doch hat dieser bekannte
Ausbau nicht die Wirkung, daß zur Trennung ineinandergepreßter Ringe Zugkräfte erforderlich
sind.
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In den Fig. 13 und 1q. ist dargestellt, wie diese Verbindungs- und
Verstärkungsbrücken selbst wieder aus je zwei. axial ineinandergeschobenen und -gezwängten,
hochkant stehenden U-Profilen bestehen-können.
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In den Fig. q., 9, 10, 11, 12 und i9 bestehen diese Brücken aus genügend
langen Stücken I-Eisen, scharf und gut sitzend miteingepreßt.
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In einigen Figuren sind mehrere Ausführungsarben nebeneinander versinnbildlicht.
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In der Fig. 18 sind die Verbindungs- und Verstärkungsbrücken ganz
fortgelassen, weil die Stoßstellen (auch für die Fig. 16 und 17) zweckmäßig durch
beiderseitige U- und T-förmige Klammerlaschen verbunden werden, die in- und umeinandergreifen
und miteinander in der Mitte der Stoßstelle unmittelbar metallisch verbunden oder
durch Schraubenbolzen wie die Backen eines Schraubstockes zusammengepreßt werden.
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Soll jedoch dieselbe Art der Ausgleichungsbrücken für Fig. 16 bis
18 zur Anwendung gelangen wie für Fig. i bis 15, so brauchen die Z-Profile nur noch
Fortsätze f zu erhalten, so daß man in der Lage ist, Brücken aus I-Eisen und Hohleisen
axial einzuzwängen oder ausnahmsweise auch unsymmetrische Brücken aus U-Eisen gemäß
den punktierten U-Profilen in den Fig. 16 und 17 zur Anwendung zu bringen.
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In Fig. i9 sind die Verstärkungs- odex Ausgleichungsbrücken b nur
ganz links für Profift dargestellt, um noch Platz für andere Darstellungen zu behalten.
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Denn während in den übrigen Figuren beiliegender Zeichnung die Flanschen
der hochkant gestellten I- und U-Profile und deren Abwandlungen mit ihren schwachkeiligen
Flächen metallische, auf starker Reibung beruhende Verbundwirkung haben, besitzen
die Flanschen der Fig.ig diese Eigenschaft zunächst ohne weiteres nicht. Die Mitte
dieser Fig. i9 zeigt jedoch, wie dicht nebeneinander axial fest eingepreßte eckige
Hartholzstücke N den ganzen Zwischenraum zwischen den Stegen und Flanschen. zweier
benachbarter Profile ringartig ausfüllen und auf diese Weise eine ebenso große Reibungs-
und Verbundwirkung zwischen den seitlich axial gegeneinandergepreßten I-Profilen
hervorbringen, zumal die Reibungszahl zwischen Holz und Eisen annähernd doppelt
so groß ist als die Reibungszahl zwischen Eiseen und Eisen.
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Diese beispielsweise aus Eiche hergestellten Holzstücke werden als
Hirnholz verarbeitet (Faser in Richtungz-z liegend) und
bieten dadurch
so großen Widerstand gegen Abscherung, daß die Schubkraft Q-Q in der Ebene der Stirnflächen
.der I-Profile auf einen Hartholzschubquerschnitt trifft, der fast dieselbe Festigkeit
besitzt wie die eisernen Flanschen an ihren Endquerschnitten, also dort, wo sie
gegeneinanderstoßen. Sind die Hirnhölzer ganz scharf axial eingezwängt, so wird
die Biegungsbeanspruchung derselben fast gleich o, was für die Haltbarkeit der Verbindung
sehr wichtig ist.
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An die Stelle des Hirnholzes können auch vierkantige oder runde eiserne,
gerade (bei parallelflanschigen I-Profilen) oder schräge (bei schrägflanschigen
I-Profilen) Hohlkörper treten, die nach Art der Hohlverbinder von Zentralheizungskesseln
axial zwischen die Flanschen getrieben werden, wie in Fig. i9 rechts (als Hohlkörpern)
dargestellt ist. Diese Hohlkörpern füllen der Gleichartigkeit halber den ganzen
inneren Umfang der Profilringe aus. An den Stoßstellen werden jedoch die Verstärkungs-
und Ausgleichungsbrücken b verwendet, wie links in Fig. i9 punktiert gezeichnet
ist.
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Die in den verschiedenen Figuren gezeichneten 1-Eisen können parallele
oder schräge Flanschen haben.
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Die Verstärkungsbrücken kann man von der Stoßmitte nach beiden Seiten
hin (als Träger gleichen Biegungswiderstandes) in den Wanddicken, Stegen oder Flanschen
allmählich dünner werden lassen, um an Werkstoff zu .sparen.
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Vorstehend beschriebene doppelte Gleichmachung und Verstärkung gilt
sinngemäß auch mit entsprechender Einschränkung für vieleckartige Ausführung des
Ausbaus.