DE69507817T2

DE69507817T2 - Sekundäres krimpverfahren

Info

Publication number: DE69507817T2
Application number: DE69507817T
Authority: DE
Inventors: Robin Dawson
Original assignee: Dawson Construction Plant Ltd
Current assignee: Dawson Construction Plant Ltd
Priority date: 1994-09-19
Filing date: 1995-09-15
Publication date: 1999-08-19
Anticipated expiration: 2015-09-16
Also published as: US5921717A; KR970706438A; JPH10508537A; DE69507817D1; EP0782650B1; EP0782650A1; AU3481895A; WO1996009442A1; GB9418826D0

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bilden einer Spundwandstruktur unter Verwendung eines Sicherungsprofils und auf eine Spundwandstruktur, die durch dieses Verfahren gebildet wird. Die Erfindung findet besonders bei einer Spundwand Anwendung, die eine relativ hohe Steifigkeit aufweist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Spundwand mit einer hohen Steifigkeit begrenzt.
Eine Spundwand mit einer hohen Steifigkeit weist in einer Draufsicht das Aussehen einer Reihe von hohlen Fächern oder Abschnitten auf. Dies steht im Gegensatz zu einer gewöhnlichen Spundwand, die die Form von dünnen Platten aufweist. Die hohlen Fächer oder Abschnitte sind aus einzelnen Stahlbauelementen, wie z. B. I-Profilen, U-Profilen oder Winkelprofilen, gebildet, die entlang angrenzender Flansche mittels eines Sicherungsprofils miteinander verbunden sind. Das Sicherungsprofil weist ein Paar von gegenüberliegenden Ausnehmungen für die Flansche der angrenzenden Bauelemente bzw. Strukturbauglieder auf, wobei sich diese Ausnehmungen zu der Außenseite hin verschmälern. Die Ränder der Flansche der Bauelemente weisen herkömmlicherweise Lippen, die auf denselben gebildet sind, für eine Ineingriffnahme in den Ausnehmungen des Sicherungsprofils auf. Solche Lippen werden während des Warmwalzverfahrens gebildet, bei dem die Bauelemente selbst gebildet werden, wobei jedoch Schwierigkeiten bei dem Lippenbildungsverfahren auftreten, wodurch das Verfahren dazu tendiert, die Herstellungskosten der Bauelemente deutlich zu erhöhen.
Ein weiteres Problem bei einer herkömmlichen Spundwand mit hoher Steifigkeit besteht darin, daß, nachdem jedes Bauelement mit den Sicherungsprofilen zusammengesteckt ist (in dem Fall eines I-Trägers ist ein Sicherungsprofil an jedem der Flansche auf einer Seite angebracht) das Bauelement und die Profile aneinandergeschweißt werden müssen, um ein homogenes Profil an der Spundwand zu erzeugen, und so daß das vollständige Widerstandsmoment entwickelt wird. Außerdem müssen die Bauelemente und Sicherungsprofile miteinander verbunden werden, so daß dieselben während des Einrammens der Spundwand einstückig nach unten in den Boden befördert werden. Das Schweißverfahren wird üblicherweise am Herstellungsstandort und nicht am Spundwandstandort ausgeführt, wobei jedoch das Verfahren arbeitsintensiv, langsam und kostspielig ist und ferner aufgrund der verwendeten hohen lokalen Wärmepegel zu einer Verwindung der Bauelemente führen kann.
Das Problem des Bildens der Lippen auf den Bauelementen ist in der DE-C-59 38 25 und der EP-B-9072118 gelöst worden. Gemäß diesen Patenten werden Abschnitte der Ränder der Flansche der Bauelemente aus der Ebene des restlichen Flanschs verformt, wobei solche Abschnitte mit Abschnitten abwechseln, die nicht verformt sind. Solche verformten Abschnitte werden im allgemeinen als "Bördelungen" (crimps) bezeichnet, da das Verfahren, durch das dieselben üblicherweise gebildet werden, analog zum Bördeln (crimping) ist. In einer Seitenansicht weist der Rand des Flanschs eine sich nach außen verjüngende Form auf (in der Art eines "Fischschwanzes"), wobei folglich der Rand longitudinal in eine der Ausnehmungen des Sicherungsprofils eingesteckt werden kann, jedoch nicht lateral herausgezogen werden kann.
Selbst mit dem gebördelten Bauelementen muß jedoch noch das Anschweißen an das Sicherungsprofil durchgeführt werden, wobei folglich noch das zweite oben erwähnte Problem bleibt.
Die vorliegende Erfindung schafft folglich ein Verfahren zum Bilden einer Struktur, die zumindest ein Sicherungsprofil und zumindest ein Bauelement aufweist, wobei zumindest ein Flansch des Bauelements mit abwechselnden ersten und zweiten Flanschabschnitten gebildet ist, wobei zumindest die ersten Flanschabschnitte aus der Ebene des Flanschs verformt sind, und wobei die Sicherungsprofile Arme aufweisen, die zwischen sich zumindest einen Schlitz definieren, der ausgebildet ist, um den Flansch des Bauelements aufzunehmen, wobei das Verfahren den Schritt des Verformens zumindest eines Arms des Sicherungsprofils in zumindest einige der Zwischenräume zwischen der ersten Flanschabschnitten aufweist.
Die Erfindung schafft ferner eine Spundwandstruktur, die durch dieses Verfahren gebildet wird, nämlich eine Mehrzahl von Bauelementen, die durch eine Mehrzahl von Sicherungsprofilen, die auf die oben beschriebene Art verformt sind, miteinander verbunden sind.
Der Flansch des Bauelements kann derart gebildet werden, daß sowohl die ersten als auch zweiten Flanschabschnitte aus der Flanschebene in entgegengesetzten Richtungen verformt sind. Gegenüberliegende Sicherungsprofilarme werden abwechselnd in die Zwischenräume zwischen den ersten oder zweiten Flanschabschnitten verformt. Diese doppelte Verformung des Sicherungsprofils erhöht die Biegesteifigkeit der Struktur.
Vorzugsweise ist der Sicherungsprofilarm vollständig in die Zwischenräume zwischen angrenzenden verformten Abschnitten oder "Bördelungen" des relevanten Flanschs verformt oder "gebördelt". Der Sicherungsprofilarm wird vorzugsweise für eine maximale Steifigkeit in alle Zwischenräume zwischen den Bördelungen des Bauelements verformt.
Das sekundäre Bördeln des Sicherungsprofils in die Zwischenräume zwischen die Bördelungen des Bauelements - z. B. eines Trägers - wobei die Sicherungsprofilbördelungen nach oben gegen die Trägerbördelungen anstoßen, erzeugt eine wirksame Längsscherübertragung zwischen dem Träger und dem Sicherungsprofil, wodurch der Bedarf nach einem Verschweißen beseitigt wird. Der Sicherungsprofilflansch wird ferner vorzugsweise, wenn derselbe verformt wird, auf die Vorderseite des Trägerflanschs forciert, was das Sicherungsprofil in Position sichern und eine Relativdrehung beseitigen wird.
Die Erfindung wird durch die folgende beispielhafte Be schreibung einer Möglichkeit zum Durchführen der Erfindung detaillierter verständlich werden. Die Beschreibung bezieht sich auf die begleitenden Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines gebördelten Bauelements;
Fig. 2 eine Schnittansicht, die das Sicherungsprofil und den gebördelten Rand des Bauelements zeigt, an einem Punkt, an dem das Sicherungsprofil nicht gebördelt ist;
Fig. 3 eine Schnittansicht, die der von Fig. 2 entspricht, jedoch an einem Punkt, an dem das Sicherungsprofil gebördelt und der Rand des Bauelements nicht gebördelt ist;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, die die Verbindung zwischen dem Sicherungsprofil und dem Rand eines Bauelements zeigt;
Fig. 5 eine Teilseitenansicht eines unterschiedlich gebördelten Bauelements;
Fig. 6 eine Schnittansicht, die der von Fig. 2 und 3 entspricht, die die Bördelung des Bauelements von Fig. 5 und ein alternatives Sicherungsprofil zeigt; und
Fig. 7 eine Vorderseitenaufrißansicht eines Geräts zum Verformen oder Bördeln des Sicherungsprofils.
Fig. 1 zeigt einen I-Profilträger 1 mit einem Paar von Flanschen 2a und 2b und einem gegenüberliegenden Paar von Flanschen 2c und 2d. Die Ränder der Flansche weisen Abschnitte 3 auf, die aus der Ebene des restlichen Flanschs verformt sind und sich mit Abschnitten 4 abwechseln, die nicht auf diese Weise verformt sind. Die verformten Abschnitte werden hierin als "Bördelungen" ("crimps") bezeichnet. Die Bördelungen sind lediglich entlang eines Teils der Länge der Flasche 2a und 2b angezeigt, wobei dieselben in der Praxis jedoch im allgemeinen entlang der gesamten Länge jedes dieser Flansche als auch entlang der gesamten Länge der Flansche 2c und 2d vorhanden sein würden, falls eine gegenseitige Sicherung bzw. Verriegelung mit allen Flanschen erforderlich ist. Der Bördelungswinkel, d. h. der Winkel zwischen den Ebenen der Abschnitte 3 und 4, kann variieren, derselbe beträgt jedoch im allgemeinen weniger als 45º, beispielsweise von 15 bis 45º, und vorzugsweise von 25 bis 40º. Der bevorzugte Winkel bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt 35º.
Die Länge der Abschnitte 3 und 4 kann variieren, wobei sich jedoch die Länge in dem Bereich von 25-100 mm befinden kann und vorzugsweise 75 mm beträgt. Unter Berücksichtigung der Längen der Übergangsabschnitte zwischen gebördelten und ungebördelten Abschnitten beträgt die Abstandslänge der Bördelung, d. h. der Abstand der Mittelpunkte von benachbarten gebördelten Abschnitten, herkömmlicherweise 100 bis 300 mm. Die Bördelungen 3 können bei einem kalten Verfahren, wie es beispielsweise in der EP-B-0072118 offenbart ist, gebildet werden.
Wie im Stand der Technik besteht die Wirkung der Erzeugung der Bördelungen darin, daß der Rand jedes Flansch in einer Seitenansicht einen auseinanderlaufenden Keil bildet. Dies ist in Fig. 2 gezeigt, wobei der nicht-verformte Abschnitt 4 in gestrichelten Linien dargestellt ist. Das Sicherungsprofil von Fig. 2 stimmt im wesentlichen mit dem Sicherungsprofil gemäß dem Stand der Technik überein, und insbesondere mit Fig. 3 der EP-B-0072118. Das Sicherungsprofil B weist folglich einen Querschnitt in der allgemeinen Form des Buchstabens I auf, mit einem ersten Paar von Armen 5a und 5b, einem zweiten Paar von Armen 6a und 6b und einem Querträger 7, der die Armpaare verbindet. Zumindest die Arme 5a, 5b sind nach innen geneigt, wodurch ein Paar von Schlitzen oder Ausnehmungen 8a und 8b definiert wird, deren Breite sich zu der Außenseite hin verringert.
Obwohl Fig. 2 lediglich einen Flansch darstellt, ist es offensichtlich, daß das Sicherungsprofil B üblicherweise zwei mit Flanschen versehene Bauelemente verbinden würde.
Es sollte offensichtlich sein, daß, falls es erwünscht ist, das Sicherungsprofil mit lediglich zwei Armen gebildet sein könnte, die einen einzigen Schlitz bilden.
Der Querträger 7 weist ein Paar von Oberflächen auf, die jeweils in einen jeweiligen der Schlitze gerichtet sind, wobei die Oberflächen einen ersten und zweiten Abschnitt aufweisen, die zwischen sich einen Winkel definieren, der weniger als 180º beträgt. Das heißt mit anderen Worten, der Querträger 10 weist an einem Ende einen keilförmigen Abschnitt 10 auf, der im wesentlichen mit den Rändern der Bördelungen (die in Fig. 2 gezeigt sind) übereinstimmt. Diese Anordnung des Querträgers hilft dabei, die Wassermenge zu reduzieren, die von einer Seite zu der anderen Seite der Spundwandstruktur verlaufen kann.
Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, die ein Schnitt durch den I- Träger und das Sicherungsprofil an einer Position ist, in der der nicht-gebördelte Abschnitt 4 des Flanschs sich in der Sicherungsprofilausnehmung befindet, ist der Arm 5a des Sicherungsprofils in den Raum zwischen den Bördelungen 3 des I-Trägers verformt oder gebördelt. Der Arm des Sicherungsprofils ist vorzugsweise entlang der gesamten Länge des nicht-gebördelten Abschnittes des I-Trägers verformt, d. h. entlang des gesamten Zwischenraums zwischen den Bördelungen des Trägers. Dies wird den Bedarf nach einem Verschweißen beseitigen. Das Sicherungsprofil kann jedoch unter Umständen lediglich entlang eines Teils des Zwischenraums zwischen den Bördelungen des Trägers gebördelt sein, wobei in diesem Fall ein im Vergleich zu den herkömmlichen Spundwandanordnungsverfahren reduzierter Schweißvorgang notwendig ist.
Die Verformung des Sicherungsprofils in die Zwischenräume zwischen den Bördelungen des I-Träger ist in der perspektivischen Ansicht von Fig. 4 deutlich dargestellt.
Es ist stattdessen ferner möglich, daß das Sicherungsprofil auf die Bördelungen selbst gebördelt wird - d. h. der Arm 6a wird auf die Bördelung 3 in Fig. 2 verformt - obwohl dies weniger bevorzugt wird.
Um jeden Zweifel zu vermeiden, sollte betont werden, daß die Erfindung mit unterschiedlichen Sicherungsprofilformen und unterschiedlichen Bauelementformen verwendet werden kann, und daß die Erfindung nicht auf eine Spundwandanordnung mit hoher Steifigkeit begrenzt ist. Insbesondere könnte das Sicherungsprofil in der Form, wie es in Fig. 7 der EP-B-072118 gezeigt ist, vorliegen, wobei die Bauelemente in den Formen, die in den Fig. 4, 4a, 5, 6, 9, 10 oder 11 dieses Patents gezeigt sind, vorliegen könnten. Außerdem könnten die Bördelungen entsprechend den jeweiligen Umständen auf lediglich einer oder auf einigen oder auf allen der freien Randabschnitte des Bauelements gebildet sein, wobei die Bördelungen entlang desselben Flanschs bezüglich des Winkels variieren können, oder die Bördelungen können auf demselben Flansch in gegenüberliegenden Richtungen verformt sein.
Diese letzte Möglichkeit ist in der Seitenansicht von Fig. 5 dargestellt, die den Rand 13, 14 eines doppelt gebördelten Bauelements zeigt, d. h. bei dem der Flansch abwechselnd in zwei gegenüberliegende Ebenen jeweils im beispielsweise 25º bezüglich der Ebene des Flanschs verformt ist. Die Arme des Sicherungsprofils, die den Schlitz definieren, können abwechselnd auf den Flansch verformt oder gebördelt werden, um das Bauelement mit dem Sicherungsprofil zu verbinden. Es wird offensichtlich, daß sich jede Bördelung der Arme auf denjenigen Abschnitten des Flanschs befinden wird, die von demselben weg gebördelt sind.
Eine Form eines Sicherungsprofils, die für eine Verwendung mit dem Bauelement von Fig. 5 geeignet ist, ist in Fig. 6 gezeigt. Die Arme 15a und 16a des Sicherungsprofils definieren folglich einen Schlitz, dessen Form an den Querschnitt des in Fig. 5 gezeigten, doppelt gebördelten Flanschs angepaßt ist. Es ist in Fig. 6 zu erkennen, daß die Bördelung des Arms 16a auf den Abschnitt 13 des Flanschs vorgenommen ist, der von demselben weg verformt oder gebördelt ist - siehe die gestrichelten Linien. Fig. 6 zeigt mit durchgezogenen Linien den Rand des Flanschs zwischen den entgegengesetzten Bördelungen 13, 14; d. h. mit anderen Worten, die Bördelungen 14 des Flanschs sind nicht auf der rechten Seite von Fig. 6 zu erkennen, der Arm 15a des Sicherungsprofils würde jedoch auf dieselbe Weise auf die Bördelungen 14 gebördelt werden, wie der Arm 16a auf die Bördelungen 13 gebördelt wird (siehe den verformten Arm 15b).
Es sollte ferner beachtet werden, daß dort, wo niedrige Spundwandkräfte erforderlich sind, oder wo keine hohe Steifigkeit erforderlich ist, das Sicherungsprofil lediglich in einige der Zwischenräume zwischen den Bördelungen des Bauelements gebogen sein kann.
Ein Verfahren und ein Gerät zum Bördeln der Flansche des Bauelements sind in der EP-A-0072118 beschrieben. Um das Beispiel eines I-Trägers zu verwenden, wird ein Sicherungsprofil, nachdem dessen Flansche auf die bekannte Art und Weise gebördelt sind, im allgemeinen auf jeden der zwei Flansche auf einer Seite, z. B. die Flansche 2a und 2c in Fig. 1, gesteckt werden und daraufhin gebördelt werden. Ein Gerät zum Bördeln der Sicherungsprofile ist in Fig. 7 dargestellt.
Die Geräte weisen eine Schraubzwinge 10, einen Führungsrahmen 11 und einen hydraulischen Zylinder 12 auf. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß die I-Träger auf seiner Seite in der "H"-Ausrichtung positioniert ist. Die Sicherungsprofilbördelungspresse ist um das Sicherungsprofil "freistehend". Wenn der hydraulische Zylinder 12 aktiviert wird, bewegt sich die Schraubzwinge 10 gegen die Reaktion des Führungsrahmens 11 nach unten. Dies bewirkt, daß der nicht-getragene Arm des Sicherungsprofils in den Zwischenraum zwischen den Bördelungen des I-Trägers einknickt.
Die linke Seite von Fig. 7 zeigt das Sicherungsprofilbördelungsgerät in dessen freistehender Position, wenn sich dasselbe von einer Bördelung zu der nächsten bewegt. Die rechte Seite zeigt eine Sicherungsprofilbördelung zum Zeitpunkt der Fertigstellung.
Natürlich ist es unerheblich, ob sich das Sicherungsprofilbördelungsgerät entlang des I-Trägers und des Sicherungsprofils bewegt oder ob der I-Träger und das Sicherungsprofil durch das Bördelungsgerät hindurch zugeführt werden. Außerdem könnten natürlich andere herkömmliche hydraulische Ramm-Geräte verwendet werden, um die Sicherungsprofilbördelungen zu erzeugen.
Das sekundäre Bördeln der Sicherungsprofile auf den I-Träger, um eine einstückige Einheit zu bilden, wird in der Praxis im allgemeinen am Herstellungsstandort nach dem primären Bördeln des I-Trägers durchgeführt. Das sekundäre Bördeln ersetzt folglich die Schweißoperation gemäß dem Stand der Technik. Die einstückigen Einheiten, die nach dem sekundären Bördeln gebildet werden, werden zu der Baustelle befördert, wo dieselben mit anderen solcher Einheiten aneinander angebracht werden können.

Claims

1. Verfahren zum Bilden einer Struktur, die wenigstens ein Sicherungsprofil (B) und wenigstens ein Bauelement (1) umfasst, wobei wenigstens ein Flansch (2a-2d) des Bauelements mit abwechselnden ersten und zweiten Flanschteilen (3, 4) gebildet ist; wobei mindestens die ersten Flanschteile aus der Ebene des Flanschs verformt werden und wobei das Sicherungsprofil (B) Arme (5a, 5b, 6a, 6b) hat, die zwischen sich wenigstens einen Schlitz (8a, 8b) definieren, der zur Aufnahme des Flanschs des Bauelements ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt der Verformung von wenigstens einem Arm (5a) des Sicherungsprofils (B) in wenigstens einige der Zwischenräume zwischen den genannten ersten und zweiten Flanschteilen (3, 4) aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Arm des Sicherungsprofils (B) in die Zwischenräume zwischen den genannten ersten Flanschteilen (3, 4) verformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Sicherungsprofilarm (5a) ganz in die Länge der Zwischenräume zwischen den genannten Flanschteilen (3, 4) verformt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Sicherungsprofilarm (5a) in alle Zwischenräume zwischen den genannten Flanschteilen (3, 4) verformt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die verformten Teile des Sicherungsprofilarms (5a) auf die Oberfläche des Flanschs forciert werden.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die ersten und zweiten Flanschteile (13, 14) aus der Ebene des Flanschs heraus in entgegengesetzte Richtungen verformt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die den Schlitz definierenden gegenüberliegenden Arme des Sicherungsprofils (B) abwechselnd in die Zwischenräume zwischen den ersten Flanschteilen bzw. den zweiten Flanschteilen verformt werden.

8. Spundwandstruktur, die eine Mehrzahl von Sicherungsprofilen (B) und eine Mehrzahl von Bauelementen (1) umfasst, wobei wenigstens ein Flansch jedes Bauelements mit abwechselnden ersten und zweiten Flanschteilen (3, 4) gebildet ist, wobei mindestens die ersten Flanschteile aus der Ebene des Flanschs verformt sind und wobei jedes Sicherungsprofil Arme (5a, 5b, 6a, 6b) hat, die zwischen sich wenigstens einen Schlitz (8a, 8b) definieren, der den wenigstens einen Flansch der Bauelemente aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Arm (5a) jedes Sicherungsprofils (B) so verformt ist, dass er in wenigstens einigen der Zwischenräumen zwischen den genannten ersten Flanschteilen oder auf wenigstens einigen der genannten ersten Flanschteile angeordnet ist.

9. Spundwandstruktur nach Anspruch 8, bei der die ersten und zweiten Flanschteile (13, 14) aus der Ebene des Flanschs in entgegengesetzte Richtungen geformt sind.