DE8206277U1

DE8206277U1 - Gitterartiger ausbaurahmen

Info

Publication number: DE8206277U1
Application number: DE19828206277
Authority: DE
Original assignee: Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG
Current assignee: Bochumer Eisenhuette Heintzmann GmbH and Co KG
Priority date: 1982-03-06
Filing date: 1982-03-06
Publication date: 1982-06-24

Description

Bochumer Eisenhütte Heintzmann GmbH & Co. KG _t Bessemerstraße 80, Ί63Ο Bochum 1

Gitterartiger Ausbaurahmen

Die Neuerung betrifft einen gitterartigen Ausbaurahmen für den untertägigen Strecken-oder Tunnelausbau gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Ausbaurahmen zählt zum Beispiel durch die OE-PS 2 58 837 zum Stand der Technik. Jedes Segment besteht aus mindestens drei in Querrichtung zueinander versetzten stabförmigen Längsgurten sowie aus ein offenes Vieleck bildenden Verbindungsbügeln, welche in zickzackförmiger Anordnung die Längsgurte umgreifen und mit diesen verschweißt sind. Die somit fachwerkartig ausgebildeten Segmente besitzen an ihren Querschnitt angepaßte und an die Stirnseiten der Längsgurte geschweißte Platten. Die Platten dienen zur Kupplung von zwei in Umfangsrichtung des Ausbaurahmens aufeinanderfolgenden Segmenten. Die Kupplung kann durch Schraubbolzen mit Muttern bewirkt werden, welche Bohrungen in den Platten durchsetzen.

Ein Nachteil der bekannten Bauart besteht darin, daß die zwischen den Platten zweier aufeinanderfolgender Segmente gebildeten Fugen senkrecht zur Strecken- oder Tunnellängsachse liegen. Folglich werden bei Verwendung des Ausbaurahmens als Bewehrung für eine Betonschale zwangsläufig Querrisse in der Betonschale vorprogrammiert. Durch die Fugen kann außerdem Wasser aus dem Gebirge in die Strecke übertreten. Auch hierdurch können Risse entstehen beziehungsweise vorhandene Risse erweitert werden. Die Tragfähigkeit der Betonschale wird beeinträchtigt. Die erwähnten Nachteile treten verstärkt dann auf, wenn durch nicht sachgemäße Fertigung oder durch

- 5 -

fehlerhaften Einbau die Platten nicht flächig aneinanderliegen.

Da die Verbindung zweier Segmente - statisch gesehen an die Belastungsfähigkeit der Längsgurte angepaßt sein muß, ist es im bekannten Fall erforderlich, die Platten entsprechend dick auszubilden. Aufgrund dieser Bedingung und der Großflächigkeit der Platten sind mithin beim Spritzbetonieren, das heißt . beim Einbetten der gebirgsseitigen Längsgurte, sogenannte Spritzschatten vorhanden, welche eine besondere Sorgfalt erfordern, um Hohlräume in der späteren Betonschale zu vermeiden. Außerdem fangen, die Platten sehr leicht Betonspritzer auf, die sich schnell kioterartig verdicken. Diese Betonknoten gehen jedoch keinen festen Verbund mit einer Betonschale ein. Damit beim Einbringen der endgültigen Betonschale die knotenartigen Verdickungen keine permanente Gefährdung der Tragfähigkeit der Betongewölbeschale bewirken, ist es also notwendig, die Verdickungen von den Platten zu entfernen. Dies kann nur in mühevoller Handarbeit durchgeführt werden.

Der Neuerung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen ( ) gitterartigen Ausbaurahmen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Merkmalen zu schaffen, welcher eine Rißbildung im Bereich der Stoßstellen von zwei Segmenten vermeidet und als Bewehrungselement ein problemloses Einbetonieren ohne die Gefahr der Erzeugung von die Tragfähigkeit beeinträchtigenden Hohlräumen gewährleistet.

Die Lösung dieser Aufgabe wird nach der Neuerung in den imfcennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen gesehen.

Die Kupplung der in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Segmente erfolgt nunmehr ausschließlich in Zonen, welche durch die unmittelbaren Stoßstellen der Längsgurte gebildet werden, wobei die auf die Längsachse der Längsgurte bezogene radiale Erstreckung der in den Kupplungszonen befindlichen Teile sehr schlank gehalten werden kann. Es werden keine Spritzschatten mehr gebildet, welche zu einer Qualitätsbeeinträchtigung der eingebrachten Betonschale führen können. Auch ist es nicht mehr notwendig, Betonspritzer in mühevoller Handarbeit zu entfernen, da keine Querwände mehr vorhanden sind. Ferner wird durch die spezielle Kupplung der Segmente eine vorprogrammierte Rißbildung ausgeschlossen. In Querrichtung der Strecke oder des Tunnels sind keine Trennfugen mehr vorhanden, welche eine Rißbildung begünstigen und das Hindurchtreten von Wasser erleichtern. Die Gurtenden können mit den Klauenschenkeln durch mehrere LängsnäHte verschweißt werden, was nicht nur einfach und automatisierbar ist, sondern auch den ordnungsgemäßen Anschluß der Klauen an die Längsgurte sicherstellt. Durch das Ineinandergreifen der Klauen mit ihren Krallen und Kehlen kann der Kupplungsbereich weitgehend an die statische Belastungsfähigkeit der abgrenzenden Gurtenden angepaßt werden. Die maximale Längsdehnung der Verbindungen ist nahezu vollständig an die Lfrgsdehnung der Längsgurte angeglichen.

Die Klauenverbindung wird nach der Neuerung dadurch noch schlanker gestaltet, daß die Krallen und Kehlen quer zu den Klauenschenkeln verlaufen und in den die Klauenschenkel verbindenden Klauenstegen ausgeformt sind. Hierbei kann die Höhe der Krallen in Relation zu der Tiefe der Kehlen problemlos so gewählt werden, daß die Krallen und Klauen etwa im gleichen Dickenbereich wie die angrenzenden Endabschnitte der Längsgurte liegen. Somit werden die auftretenden Zug- und

Druckkräfte nahezu geradlinig von dem einen Segment auf das andere Segment übertragen. Da im übrigen die Krallen und Kehlen in Längsrichtung der Strecke oder des Tunnels verlaufen, bilden die Klauenverbindungen in Querrichtung natürliche wasserdichte Sperren.

Neuerungsgemäß weisen die Krallen und Kehlen einen

f trapezförmigen Querschnitt auf. Hiermit ist der Vorteil verbunfen, daß selbst bei einem ungenauen Zusammenfügen die Krallen durch das anschließende Anziehen der Schraubbolzen lagegerecht in die Kehlen gezogen werden. Durch eine entsprechend flache Keilneigung der Krallen und Kehlen können überdies schon mit geringen Schraubkräften hohe Anpreßdrücke erzeugt werden. Damit wird der Eingriff der Krallen in die Kehlen und die einwandfreie Kupplung der Segmente noch weiter verbessert.

Die Schlankheit der Klauenverbindungen wird \m Rahmen der Neuerung auch dadurch mit sichergestellt, daß sich der Querschnitt der Klauenschenkel in Richtung auf ihre freien Enden stetig verringert. Der Querschnitt kann quadratisch oder rechteckig sein.

Die zwischen den Stirnseiten der zu kuppelnden Längsgurte von zwei aufeinanderfolgenden Segmenten liegenden Klauenstege können bei relativ geringen Querschnitten dennoch stabil gehalten werden, wobei die Schraubbolzen zweckmäßig die Klauenstege durchsetzen. Dabei können sowohl die Köpfe der Schraubbolzen als auch die zugehörigen Muttern in Vertiefungen in den Oberflächen der Klauenstege eingebettet sein.

Nach einem weiteren Merkmal der Neuerung sind die Klauen gesenkgeschmiedet. Auf diese Weise können die Klauen in einem Arbeitsgang einsatzfähig hergestellt werden, ohne daß weitere mechanische Nachbearbeitungen notwendig sind. Darüber hinaus ist es hierdurch möglich, den Faserverlauf in den Klauen im Sinne eines vorbestimmten KraftSchlusses vorzubestimmen.

Um Querkräften vorzubeugen und damit einhergehende Biegebeanspruchungen auf die Segmente des gitterartigen Ausbaurahmens zu vermeiden, ist es entsprechend der Neuerung ferner von Vorteil, daß die in den Klauen verschweißten Gurtendsn jedes Segments durch umfangsseitig auf die Längsgurte geschweißte Querstäbe ausgesteift sind. Die Länge der Querstäbe ist in diesem Fall so bemessen, daß sie nicht über die Außenseiten der Längsgurte vorstehen.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht nach der Neuerung darin, daß die DiagonalstAen in durchgehender S-förmiger Ausfachung mit den Längsgurten verschweißt 3ind. Dabei wird es insbesondere bei einem Fachwerksegment mit zwei Untergurten und einem Obergurt als zweckmäßig angesehen, daß die Diagonalstreben in paralleler Konfiguration jeweils zwischen den Obergurt und die Untergurte geschweißt und an den Schweißstellen mit den Untergurten zusätzliche Querstäbe außenseitig auf die Untargurte geschweißt sind. Hierdurch werden Fachwerksegmente geschaffen, die insbesondere den untertägigen Gegebenheiten besonders vorteilhaft entsprechen.

Schließlich besteht ein Merkmal der Neuerung noch darin, daß die Längsgurte, die Diagormistreben und die Querstäbe aus Rippenstahl gebildet sind.

Bei dem neuerungsgemäßen Ausbaurahmen kann es sich um einen solchen handeln, der bevorzugt zwei Untergurte und einen Obergurt besitzt. Beim Einbetonieren werden zunächst die Untergurte in einer dünnen Schale durch Spritzbetonieren festgelegt und im zeitlichen Abstand hierzu die endgültige Betonschale unter Einschluß des gesamten Ausbaurahmens eingebracht. Anstille eines Ausbaurahmens mit drei Längsgurten kann natürlich auch ein Ausbaurahmen mit mehr als drei Längsgurten treten.

Die Neuerung ist nachfolgend anhand von in den Zefahnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 in der Seitenansicht einen gitterartigen Ausbaurahmen aus vier aufeinanderfolgend miteinander gekuppelten Segmenten;

Figur 2 in vergrößerter Darstellung in der Seitenansicht die Stoßstelle zweier aufeinanderfolgender Segmente gemäß dem Ausschnitt II der Figur 1;

Figur 3 in vergrößerter Darstellung in der Seitenansicht einen Längenabschnitt eines Rahmensegments gemäß dem Ausschnitt III der Figur 1;

Figur 4 einen Querschnitt durch ein Rahmensegment gemäß der Linie IV-IV der Figur 3S

Figur 5 einen Querschnitt durch ein Rahmensegment am Segmentende gemäß der Linie V-V der Figur 2;

Figur 6 eine Draufsicht auf einen Teil einer Stoßstelle zweier Rahmensegmente gemäß dem Pfeil VI der Figur 2 und

Figur 7 in perspektivischer Explosivdarstellung die

Bestandteile einer Klauenkupplung zur Verbindung zweier Rahmensegmente.

Der in der Figur 1 dargestellte gitterartige Ausbaurahmen 1 besteht aus vier der Kontur zum Beispiel einer untertägigen Strecke 2 angepaßten Segmerten3 bis 6. Die in Ur^angsrichtung des Ausbaurahmens 1 jeweils aufeinanderfolgenden öegmente 3₅^;^,'5; 5, 6 sind im Bereich der Stoßstellen 7 kraftschlüssig aneinandergekuppelt.

Wie bei gemeinsamer Betrachtung der Figuren 1, 3 und H zu erkenen ist, besteht jedes Segment 3 bis 6 aus drei zueinander versetzten Längsgurten 8 bis 10 aus Rippenstahl, zwei durchgehenden S-förmigen Ausfachungen 11 aus Rippenstahl sowie mehreren in Umfangsrichtung zueinander im Abstand angeordneter Querstäbe 12 ebenfalls aus Rippenstahl. Auf diese Weise weist jedes Segment 3 bis 6 einen dreieckförmigen Querschnitt auf. Der Einbau erfolgt mit den beiden Untergurten 8, 9 zum nicht näher dargestellten Gebirge hin und mit dem Obergurt 10 zur Strecke 2 hin. Die durchgehenden S-förmigen Ausfachungen 11 sind zwischertden Obergurt 10 und die Untergurte 8, 9 in der jeweils gemeinsamen Vertikalebene geschweißt. Die Querstäbe 12 sind hingegen außenseitig auf die Untergurte 8, 9 und zwar im Bereich der Schweißstellen der Ausfachungen 11 mit den Untergurten 8, 9 geschweißt (Figur 3).

Zwecks Erhöhung der Verwindungssteifigkeit im Bereich der Stoßstellen 7 sind die Segmente t> bis 6 mit umfangsseitig auf die Längsgurte 8 bis 10 geschweißten Querstäben 14 versehen (s. hierzu die Figuren 2 und 5). Die Länge der Querstäbe IH und auch der Querstäbe 12 ist hierbei so bemessen, daß sie nicht über die Außenseiten der Längsgurte 8 bis 10 überstehen.

Zur einwandfreien übertragung von Zug- und Druckkräften sind die Gurtenden 15 zwischen den Schenkeln 16 gabelförmig gestalteter Klauen 17 eingeschweißt (Figuren 2, 6 und 7). Die Verschweißung erfolgt über insgesamt vier· Längsnähte 18. Die identisch ausgebildeten Gabelklauen 17 besitzen jeweils am freien Ende des die Klauenschenkel 16 verbindenden Klauenstegs 19 angeordnete Krallen 20. Die im Querschnitt trapezförmig ausgebildeten Krallen 20 sind an entsprechende Kehlen 21 angepaßt, die parallel neben den Krallen 20 in den Klauenstegen 19 ausgeformt sind. Die Höhe der Krallen 20 beziehungsweise Tiefe der Kehlen 21 ist so bemessen (s. insbesondere Figur 2), daß bei formschlüssig ineinandergefügten Krallen und Kehlen 21 diese sich annähernd im Dickenbereich der miteinander zu kuppelnden Längsgurte 8, 9, 10 der aufeinanderfolgenden Rahmensegmente 3» M; 4, 5; 5, 6 befinden.

Es ist insbesondere den Figuren 6 und 7 zu entnehmen, daß bei ineinandergesteckten Klauen 17 der Kupplungsbereich dennoch sehr schlank ausgebildet ist, wozu die Querschnittsabnahme der Klauenschenkel 16 in Richtung auf ihre freien Enden hin mit beiträgt.

Das Verschweißen der Klauen 17 mit den Gurtenden 15 erfolgt derart, daß die Krallen 20 und Kehlen 21 in Längsrichtung der Strecke 2 verlaufen. Dadurch sind keine Fugen quer zur Strecke 2 vorhanden. Die Klauen 17 werden durch Schraubbolzen 22 und Muttern 23 aneinandergepreßt, welche Bohrungen 2¹* in den Klauenstegen 19 quer durchsetzen.

• ■ ι 111

• · ill ι · ι ι ι ι

720/29853 10.05.1982 /an j

Bezugszeichenaufstellung

1	Ausbaurahmen
2	Strecke
3	Segment
4	tt
5	ti
6	Il
7	Stoßstellen
8	Untergurt
9	It
10	Obergurt
11	Ausfachungen
12	Querstäbe
13	Schweißstellen
14	Querstäbe
15	Gurtenden
16	Klauenschenkel
17	Klauen
18	Längsnähte
19	Klauensteg
20	Krallen
21	Kehlen
22	Schraubbolzen
23	Muttern
24	Bohrungen in 19

Claims

-ING. • at ·
PATE N T A. N.\JV Ä *L " I · ·
• ■
τ k - ' ' 4β3Ο I . " > "" DR. W. STUHLMANN - DIPL .-ING. R . WILLERT 720 DR.-ING. P. H. OIDTMANN für den AKTEN-NR.
Ihr Zeichen eocHUM.ll}. 3.1982 ^XR^^a
Postschließfach 10 24 BO
Fernruf O334/S 19 57
BargstraSe 159
Telegr.t Stuhlmannpatent 1. Schutzansprüche: Gitterartiger Ausbaurahmen untertägigen

Strecken- oder Tunnelausbau, welcher aus mindestens zwei an die Kontur der Strecke oder des Tunnels angepaßten, aus fachwerkartig zusammengesetzten Längsgurten und Diagonalstreben gebildeten Segmenten besteht, deren in Umfangsrichtung benachbarte Endabschnitte unter Verwendung von Schraubbolzen kraftschlüssig aneinander gekuppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gurtenden (15) zwischen den Schenkeln (16) gabelförmig gestalteter Klauen (17) eingeschweißt sind, welche mit krallenartigen ¥ Vorsprüngen (20) in an die Krallen (20) angepaßt« Kehlen (21)

* der am Nachbarsegment (3 bis 6) befestigten Klauen (17)

^g fassen, und die derart formschlüssig miteinander verzahnten

Klauen (17) durch quergerichtete Schraubbolzen (22) aneinandergepreßt sind.

I 2. Ausbaurahmen nach Anspruch 1, dadurch

[■ gekennzeichnet, daß die Krallen (20) und

t Kehlen (21) quer zu den Klauenschenkeln (16) verlaufen

I und in den die Klauenschenkel (16) verbindenden Klauenv, Stegen (19) ausgeformt sind.

I^I 3. Ausbaurahmen nach Anspruch 1 oder 2, d a -

i durch gekennzeichnet, daß die Krallen

i, (20) und Kehlen (21) einen trapezförmigen Querschnitt

I; aufweisen.

'/ 4. Ausbaurahmen nach Anspruch 1 oder einem der folgenden

p Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß sich der Querschnitt der Klauenschenkel (16) in Richtung

auf ihre freien Enden stetig verringert.

5. Ausbaurahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schraubbolzen (22) die Klauenstege (19) durchsetzen.

6. Ausbaurahmen nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klauen (17) gesenkgeschmiedet sind.

7. Ausbaurahmen nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Klauen (17) verschweißten Gurtenden (15) jedes Segments (3 bis 6)durch umfangsseitig auf die Längsgurte (8 bis 10) geschweißte Querstäbe (14) ausgestäft

8. Ausbaurahmen nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagonalstreben (11) in durchgehender S-förmiger Ausfachung mit den Längsgurten ( 8 bis 10) verschweißt

9. Ausbaurahmen nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei eiiem Pachwerksegment (3 bis £··) mit zwei Untergurten (8, 9) und einem Obergurt (10) die Diagonalstaben (11) in paralleler Konfiguration jeweils zwischen den Obergurt

(10) und die Untergurte (8, 9) geschweißt und an den Schweiß-

stellen (13) mit den Untergurten (8, 9) zusätzliche Querstäbe (12) außenseitig auf die Untergurte (8, 9) geschweißt sind.

10. Ausbaurahmen nach Anspruch 1 oder einem der folgender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsgurte (8 bis 10), die Diagonalstreben (11) und die Querstäbe (12, I¹*) aus Rippenstahl gebildet sind.