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Unterteilter Betonbalken o. dgl., insbesondere Eisenbahnschwelle Die
Erfindung bezieht sich auf einen unterteilten Balken aus Beton o. dgl., der sich
insbesondere als Eisenbahnschwelle eignet, obwohl er in gleicher Weise mit allen
ihm eigenen Vorzügen als ein unter ähnlichen Bedingungen arbeitendes Konstruktionselement
Verwendung finden kann.
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Um die Verformbarkeit von Balken aus Beton und ähnlichem zu verbessern
und ihnen eine gewisse Elastizität zu verleihen, hat man bereits vorgeschlagen,
einen derartigen Balken aus mehreren Einzelteilen oder Gliedern zusammenzusetzen,
die durch einen oder mehrere Zuganker aus 'Metall unter einer gewissen Längsspannung
zusammengehalten werden. Bei den Durchbiegungen eines derartigen Balkens unter der
Gebrauchslast bröckeln infolge der sehr holen lirtliehen Drücke die Ränder der Einzelteile
schnell aus. Dies hatte eine vorzeitige Zerstörung des Balkens zur Folge, dessen
Einzelteile auch häufig seitliche Verschiebungen gegeneinander erlitten. Darüber
hinaus wiesen diese Balken eine nur mäßige Nachgiebigkeit auf, weil die Dehnungsarbeit
der Zuganker aus gewöhnlichem Stahl, die nur unter mäßiger Spannung standen, nicht
ausreichend war, um eine elastische Durchbiegung des Balkens in dem seitens der
amtlichen Bestimmungen vorgesehenen Maße zu erlauben und im übrigen eine übermäßige
Ermüdung der Zuganker mit sich brachte.
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Ziel der Erfindung ist es nun, einen Balken bzw. eine Schwelle zu
schaffen, die praktisch ohne Ermüdungserscheinungen die wiederholten Durchbiegungen
in
der geforderten Größe aushalten, dabei aber die elastische und
vollkommene Rückkehr des Balkens in seine Normallage sowie sein stabiles Gleichgewicht
in dieser Lage sichern, so daß weder eine dauernde Verformung des Balkens noch eine
örtliche Zerstörung oder eine seitliche Verschiebung seiner Einzelteile zu befürchten
ist.
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Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß die benachbarten
Einzelteile des Balkens, die voneinander getrennt sein müssen, sich in der Normallage
über örtliche Berührungsstücke gegeneinander abstützen. Diese sollen an den einander
zugewandten Flächen der Einzelteile des Balkens vorgesehen sein und für jede für
die Gesamtheit der genannten benachbarten Balkenteile vorgesehene Biegungsrichtung
und -sinn ein außerhalb der Wirkungslinien gelegenes Gelenk bilden, die durch die
unter Vorspannung stehende Längsbewehrung ausgeübte Kraftwirkung dargestellt wird.
Dieses Gelenk ist so einzurichten, daß es die auf die Einzelteile des Balkens zur
Einwirkung gelangende Gesamtdruckbelastung aushalten kann. Die benachbarten Enden
der Balkenteile werden vorteilhaft mit vorspringenden Metallplatten ausgestattet,
die in die Masse der genannten Teile eingelassen sind. Diese Platten sollen gegenseitig
mit Ausnehmungen und Vorsprüngen versehen sein, die sich zur Gelenkbildung ineinanderfügen.
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Zahl und Anordnung der Gelenke mögen dem Umstand angepaßt sein, daß
der Balken in einer oder in mehreren Richtungen durchgebogen werden soll. Für jede
Biegungsrichtung- kann man auf jeder Seite der von der Längsbewehrung entwickelten
Kraftlinie je ein Gelenk vorsehen, wobei entweder das eine oder das andere der Gelenke
entsprechend dem jeweiligen Biegungssinn zur Wirkung gelangt. Diese Gelenke können
symmetrisch oder unsymmetrisch zu der erwähnten Linie angeordnet sein, je nachdem
ob die Biegungsbewegung der Balkenelemente gemäß dem jeweiligen Biegungssinn gleiche
oder von ihm verschiedene Kraftwirkungen übernehmen soll. Gleichfalls können die
den verschiedenen Biegungsrichtungen entsprechenden Gelenke sich in gleichen oder
ungleichen Abständen von dieser Linie befinden. Unabhängig von der Ausbildung der
Endabschnitte der Balkenteile genügt es, die Gelenke der genannten Linie mehr oder
weniger zu nähern, um die gegenseitige Durchbiegung der Teile und die Wirkung der
Kraft mehr oder weniger schwach abzudämpfen.
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Bei den Bewegungen des Balkens oder der Schwelle wird die elastische
Arbeit, die eine Rückkehr in die Ruhelage sichert, nach Aufhören der Einwirkung,
durch die eine Biegung hervorgerufen wurde, von der Bewehrung geleistet. Hierbei
gewährleistet die während ihrer Längung in der Bewehrung aufgespeicherte Kraft die
elastische Rückkehrbewegung. Diese Bewehrung kann durch eine beliebige geeignete
Ausführungsform dargestellt werden, wenn nur die Wirkungslinie der unter der Spannung
der Bewehrung entwickelten Kraft zwischen den Gelenken, die zwischen den Balkenteilen
angeordnet sind, so hindurchgeht, daß das stabile Gleichgewicht des Balkens in der
Ruhelage sichergestellt ist. So kann die Bewehrung z. B. durch einen oder mehrere
in Längsrichtung liegende Zuganker gebildet werden, die sich auf den Enden des Balkens
abstützen. Gemäß der Erfindung kann diese Bewehrung aus hochfestem und unter starker
Vorspannung stehendem Stahl bestehen, so daß er ohne unzulässige Ermüdungserscheinungen
die sich aus der Biegung des Balkens ergebenden, wiederholten Längungen und Kürzungen
ertragen kann. Oder man bedient sich einer Feder oder ähnlichem, die zwischen mindestens
einem Ende der Bewehrung und seinem Stützlager eingefügt ist, so daß ein elastisches
Spiel von der gewünschten Größe erreicht, gleichzeitig ein Ermüden der Bewehrung
vermieden wird, die dann aus weniger dehnbarem, z. B. aus halbhartem Stahl bestehen
kann.
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Andere Eigenschaften und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung einiger Anwendungsbeispiele, die nachstehend unter Bezugnahme auf die
schematische Zeichnung gegeben sei. Hierbei zeigt Abb. i die Ansicht einer Eisenbahnschwelle
gemäß der Erfindung, bei der die Bewehrung fortgelassen ist. Abb. 2 einen Schnitt
gemäß Linie II-II der Abb. i, jedoch mit eingebrachter Bewehrung, Abb. 3 einen Schnitt
gemäß Linie III-III der Abb. i im vergrößerten Ausschnitt, Abb. 4 eine Ansicht gegen
die Endfläche des Teiles der Schwelle, das in der Abb. 3 links dargestellt ist,
Abb. 5 eine Endansicht einer abgeänderten Ausführungsform eines Teiles einer unterteilten
Schwelle und Abb. 6 einen Schnitt durch ein Einzelteil gemäß Abb. 5 und sein Nachbarteil
gemäß der gebrochenen Linie VI-VI.
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Die in den Abb. i und 2 gezeigte Schwelle weist zwei Tragstücke i
und ein Zwischenstück 2 auf, die aus Beton o. dgl. hergestellt und durch eine unter
Vorspannung gesetzte Längsbewehrung miteinander vereinigt sind. Diese Bewehrung
kann durch einen oder mehrere Zuganker 3 gebildet sein, die mit Spiel durch die
in den Einzelteilen i und 2 vorgesehenen Längsbohrungen 4, 5 hindurchgehen und in
den endständigen Einzelteilen i der Schwelle verankert sind, gegenüber denen sie
sich beispielsweise mittels Muttern 6 und Unterlagscheiben 7 abstützen. Jeder Zuganker
kann aus einem einzigen Rundprofil oder aber aus einem Stahldrahtbündel bestehen.
Im vorliegenden Beispiel ist zwischen jedem Ende des Zugankers und seinem am entsprechenden
Ende der Schwelle vorgesehenen Lager eine Feder 8 eingefügf, so daß man in der Lage
ist, Zuganker aus halbhartem Stahl zu verwenden, trotzdem aber die gewünschte Biegsamkeit
der Schwelle sichergestellt ist. Die Federn 8 können insbesondere durch federnde
Unterlagscheiben gebildet werden, wie z. B die bekannten Vossloh-, Belleville- oder
ähnliche Scheiben, die im Eisenbahnbau Verwendung finden.
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Die Teile i und 2 der Schwelle sind untereinander durch Gelenke 9
gemäß der Erfindung verbunden, von denen zwei Ausführungsformen in der Zeichnung
dargestellt sind.
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Nach den Abb. 3 und 4 besteht jedes Gelenk aus zwei Metallplatten
io, ii, die jeweils in dem Tragstück i bzw. dem Zwischenstück 2 eingelassen sind.
Die eine ist mit halbzylindrischen Rippen 12 ausgestattet, die in entsprechende
Rillen 13 der anderen
Platte eingreifen. Die durch die Zuganker
3 ausgeübte Kraft geht zwischen den Rippen 12 hindurch und strebt sie in den Rillen
13 zur Anlage zu bringen, so daß das aus den Tragstücken und dem Zwischenstück gebildete
System im stabilen Gleichgewicht steht.
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Bei einer Durchbiegung der Schwelle drehen sich die Einzelteile i,
2 gegeneinander um die eine oder die andere der Rippen 12, je nach dem Sinn der
Krafteinwirkung, und gelangen unter der Wirkung der Zuganker wieder in die Ausgangslage,
sobald die Einwirkung beendet ist. Man erhält auf diese Weise eine unterteilte Schwelle
mit doppeltem Gelenk und elastischer Wirkung. Es versteht sich, daß man zwischen
den außerhalb der Gelenke gelegenen Teilen der Platten io, ii einen ausreichenden
Spielraum vorsehen muß, damit die gegenseitige Winkelbewegung der Einzelteile i,
2 möglich wird.
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Die gesamte in der Bewehrung aufgespeicherte Kraft steht infolge der
Dehnung der Zuganker o. dgl. und/oder der Zusammenpressung einer oder mehrerer Federn
8 unabhängig von der Biegungsrichtung zur Verfügung, um die sofortige Rückkehr der
Schwelle in ihre Ruhelage herbeizuführen.
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Bei der in den Abb. 5 bis 6 gezeigten abgeänderten Ausführung wird
das Gelenk von zwei in die Teile i, 2 eingelasssenen Platten 14, 15 gebildet, die
jede vier halbkugelförmige Ausnehmungen 16, 17 aufweisen. In diesen Ausnehmungen
sind vier Kugeln 18 untergebracht, die entweder einfach in die Ausnehmungen eingelegt
oder mit einer der Platten verschweißt sein können, während sie in den entsprechenden
Ausnehmungen der anderen Platte frei liegen müssen. Die Gesamtanordnung ist durch
einen Zuganker i9 unter Druck gehalten, der eine in den Einzelteilen der Schwelle
und in den Platten 14, 15 vorgesehene Bohrung mit Spiel durchsetzt.
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Die vier Kugeln 18 bilden waagerechte oder senkrechte Gelenke, je
nachdem sie zu waagerechten oder senkrechten Paaren zusammengefaßt werden. Diese
Gelenke gestatten eine gegenseitige Drehbewegung der Einzelteile i, 2 in waagerechter
oder senkrechter Richtung gegeneinander. Das gleiche Ergebnis würde durch vier Gelenke
ähnlich den in den Abb. 3 und 4 gezeigten erreicht werden, wenn die Rippen und Rillen
zu einem Quadrat oder einem Rechteck zusammengefaßt würden.
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Die Ausführungsform gemäß Abb. 5 und 6 eignet sich insbesondere für
Eisenbahnschwellen, die außer den senkrecht wirkenden und auf sie durch die Schienen
einwirkenden Kräften auch waagerecht wirkende Kräfte, z. B. unter der Wirkung der
Bremsvorgänge, zu ertragen hat.
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Die Zahl der je Unterteilung einzuordnenden Gelenke kann so erhöht
werden, daß einer in verschiedenen Richtungen beanspruchten Schwelle oder einem
entsprechenden Balken jeder Beanspruchungsrichtung ein besonderes Gelenk entspricht.
Dieser Forderung kann man z. B. entsprechen, indem man die Rippen und Rillen in
Form eines Vielecks anordnet oder die Kugeln so legt, daß sie in die Ecken eines
Vielecks fallen, so daß jede durch zwei benachbarte Kugeln gebildete Vieleckseite
als Gelenk wirken kann. Die verschiedenen Gelenke einer Unterteilung können gegebenenfalls
in verschiedenen Abständen von der Wirkungslinie der von der Bewehrung ausgeübten
Kraft angeordnet werden.
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Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen und
die dargestellten Beispiele beschränkt ist, sondern durch zahlreiche andere Konstruktionsformen
verwirklicht werden kann. Im übrigen kann der Balken oder die Schwelle, soweit erforderlich,
mit Mitteln zum Schutze der Glieder, so besonders mit Dichtungsmitteln, ausgestattet
sein, durch die diese vor äußeren Einflüssen geschützt werden, z. B. mit einer biegsamen
Manschette, welche die Enden der benachbarten Einzelteile umgibt, oder mit einem
Dichtungsring, der zwischen die Einzelteile eingefügt ist. Dabei sollen diese Mittel
jedoch keinen Einfluß auf die Biegungsarbeit der Schwelle nehmen.