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Aus Beton bestehende, auf Lagerkörper aufgesetzte Fahrbahnplatte,
insbesondere für Autobahnen Man kennt seit langer Zeit aus Beton bestehende Fahrbahnbecken
für Straßen, insbesondere Autobahnen. Für die normale Verkehrsbeanspruchung hat
sich dabei eine Dicke der Decke von 2a bis 25 cm als notwendig erwiesen,
wobei in der Längsrichtung der Fahrbahnplatte eine Mittelfuge und in Abständen von
8 bis 15 m Querfugen angeordnet werden. In die Straßendecke wird eine leichte Netzbewehrung
und in die Fugen eine Verdübelung, aus Rundeisen eingelegt. Solche Decken werden
im allgemeinen auf einem eingewalzten Planum betoniert, wobei zwischen Untergrund
und Decke eine Schicht aus Papier verlegt wird, die das Entstehen eines Verbundes
zwischen Betondecke und dem Untergrund vermeiden soll.
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Betondecken dieser Art werden in erster Linie durch die Verkehrslasten
beansprucht, wobei die Raddrücke der Fahrzeuge wegen der elastischen Nachgiebigkeit
des Untergrundes auf eine größere Fläche verteilt werden. Dadurch wird die Fahrbahnplatte-auf
Biegung beansprucht. Außerdem erhält die Platte Zug- und Druckbeanspruchungen..
da sie an der durch Schwinden. und Temperaturänderungen
hervorgerufenen
Bewegung trotz der Papierzwischenlage infolge der Reibung am Untergrund behindert
wird. Weiterhin entsteht bei Sonnenstrahlung ein Temperaturunterschied zwischen
der Oberseite und der Unterseite der Platte, der zu Biegemomenten führt; ebenso
entstehen bei einer verschiedenen Durchfeuchtung von Ober- und Unterseite der Platte
Biegemomente, Insbesondere nach längerer Benutzungszeit entstehen .im Baugrund auch
bleibende Setzungen, welche Biegeinomente in der Platte zur Folge haben. Es besteht
im übrigen auch jetzt noch keine Möglichkeit, um bei Autobahndecken die Fugen wirklich
einwandfrei auszuführen.. Sobald sich z. B. unter intensiver Sonnenbestrahlung die
Fugenbreite verringert, so wird die Vergußmasse für die Fugen aus letzteren herausgequetscht.
Bei anschließender Vergrößerung der Fugenbreite kann dann Wasser in die Fugen eindringen.
Dadurch wird der Untergrund beiderseits der Fugen. aufgeweicht, so daß die Fahrbahnplatten
an diesen Stellen hohl liegen und leicht zu Bruch gehen. Es müssen dann Reparaturen
an den Fahrbahndecken durchgeführt werden, die meist recht kostspielig sind.
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Man hat versucht, die Zahl der Fugen zu vermindern., indem man in
die Fahrbahndeckestarke Bewehrungen einlegte, um der Bildung von Rissen in den Platten
entgegenzuwirken. Da aber die Reibung einer auf einem Planum betonierten Fahrbahndecke
verhältnismäßig groß drst, konnten auf diese Art und Weise trotz starker Bewehrungen
Risse nicht vermieden werden. Im übrigen ist eine so -stark bewehrte Fahrbahndecke
sehr teuer.
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Man hat auch schon versucht, Fahrbahndecken aus Spannbeton unter Verwendung
von hochwertigen Spannstäben herzustellen. Wegen der erwähnten hohen Reibungskräfte
ist man dabei gezwungen, mit sehr hohen Spannkräften zu arbeiten. Dadurch werden
solche Ausführungen unwirtschaftlich.
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Schließlich sind auch aus Beton bestehende Fahrbahndecken bekannt,
die auf besondreren Stützelementen gelagert sind, so daß sich Fahrbahndecke und
Planum nicht unmittelbar berühren und eine Verschiebbarkeit der Fahrbahnplatte in
waagerechter Richtung ermöglicht ist.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine in wirtschaftlicher
Art und Weise herstell.bare Fahrbahndecke aus Beton zu schaffen und mit Hilfe von
besonders ausgebildeten Auflagern die Reibung zwischen Fahrbahndecke und Lagerkörper
entscheidend zu verringern.
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Demgemäß besteht die Erfindung in erster Linie darin, daß -bei einer
aus Beton bestehenden, auf Lagerkörper aufgesetzten und insbesondere für Autobahnen
bestimmten Fahrbahnplatte die Lagerung der Fahrbahnplatte auf den Lagerkörpern eine
rollende Reibung gewährleistet.
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Die Auflager können je aus einer etwa quadratischen Unterplatte aus
Beton mit einer in deren Oberseite zweckmäßig bündig eingelassenen Laufplatte aus
Stahl, einer ebenfalls aus Beton hergestellten Oberplatte mit einer in deren Unterseite
zweckmäßig bündig eingelassenen Gegenlau,fplatte aus Stahl und einer oder mehreren,
zwischen den Stahlplatten angeordneten Kugeln bestehen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die einzelnen, auf dem
Planum aufliegenden Lagerkörper gleichmäßig über die gesamte Fläche der Fahrbahnplatte
verteilt. Die Oberplatten der Auflager sind zweckmäßig monolithisch mit der Fahrbahnplatte
verbunden.
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Die jedem Auflager zugeordneten Lagerkugeln können in kreisförmiger
Gruppierung in einem an sich bekannten Käfig angeordnet sein.
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Ein vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen einer Fahrbahnplatte nach
der Erfindung besteht :darin, daß auf dem in üblicher Weise vorbereiteten Planum
die einzelnen Auflager in netz-Nverkartiger Gruppierung verlegt werden, der Zwischenraum
zwischen Ober- und Unterplatten mit Bitumen oder einem anderen, nachgiebigen Stoff
ausgefüllt wird und anschließend die Zwischenräume zwischen den Auflagern mit Sand
@so hoch aufgefüllt werden, daß die Sandfüllung die Fuge zwischen Oberplatte und
Unterplatte überdeckt, worauf die lose eingebrachte Sandfüllung mit einer Papierlage
oder mit einer Bitumenschicht abgedeckt und sodann die Fahrbahnplatte derart betoniert
wird, daß der Beton die Oberplatte der einzelnen Auflager umgreift und mit diesen
eine monolithische Verbindung eingeht.
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Ein anderes zweckmäßiges Verfahren zum Hersetllen einer Fahrbahn nach
der Erfindung besteht darin:, daß die Auflager aus in der Längsrichtung der Fahrbahn
in Abständen voneinander angeordneten Stützbanketten aus Beton bestehen, in deren
Oberseite jeweils eine Schiene mit einer rillenförmigen, als Laufrille für Lagerkugeln
dienenden Ausnehmung eingelassen ist, auf die sich die Fahrbahnplatte über eine
entsprechend gestaltete, in die Unterseite derselben bündig eingellassene Schiene
abstützt.
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Dieses Verfahren wird in zweckmäßiger Weis so durchgeführt, daß auf
dem in üblicher Weise vorbereiteten Planum in der Längsrichtung der Fahrbahn in
Abständen voneinander die Stütz -bankette verlegt oder betoniert werden, daß an
-schließend die Zwischenräume zwischen den Stützbanketten bis zur Höhe der Oberkante
derselben mit Sand aufgefüllt, die Oberseite der Stützbankette sowie die Sandfüllung
mit einer Papierlage oder mit einer Bitumenschicht abgedeckt und nach erfolgtem
Einlegen der Lagerkugeln in die stählernen Laufrinnen und nach Auflegen von als
Gegenlauffläche dienenden Schienen die Fahrbahnplatte betoniert wird.
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Für die Erfindung ist es nicht von entscheidender Bedeutung, ob die
aus Beton bestehende Fahrbahndeck_ e mit schlaffen Bewehrungen versehen. ist oder
ob die Bewehrungen vorgespannt sind. Es hat sich allerdings als besonders zweckmäßig
erwiesen, die Erfindung im Zusammenhang mit solchen Fahrbahndecken anzuwenden, bei
denen die Bewehrungsstäbe, und zwar sowohl die in Längsrichtung, der Fahrbahndecke
verlaufenden als auch die in der
Querrichtung verlaufenden, gegen
den erhärteten Beton vorgespannt sind Durch die erfindungsgemäße Ausbildung einer
Fahrbahndecke und das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung derselben werden
vor allem folgende Vorteile erzielt.
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Man kann die Längsfuge der Fahrbahnplatte weglassen und die Querfugen
in vergleichsweise größeren Abständen. voneinander anordnen. Es ist dann wirtschaftlich
ohne weiteres vertretbar, die -in bezug auf ihre Zahl wesentlich verringerten Querfugen
ähnlich wie bei Brückenfahrbahnen solid auszubilden, so daß sie keine schwachen
Punkte mehr darstellen. Auf diese Weise fallen die teueren Unterhaltungsarbeiten
an Betonstraßen zum größten Teil weg. Es fallen auch die umständlichen und aufwendigen
Bewehrungen weg, die bisher zur Verdübelung der Fugen notwendig waren. Infolge der
bemerkenswerten Herabsetzung der Reibungskräfte verringern sich die als Folge der
Reibungskräfte auftretenden Biegungsmomente. Dadurch kann die Decke wiederum dünner
ausgeführt werden und ist dann besser in der Lage, den elastischen und plastischen
Formänderungen des Bodens zu folgen. Die Temperaturunterschiede zwischen Oberseite
und Unterfläche der Fahrbahn und die Unterschiede in der Durchfeuchtung werden durch
die Herabsetzung des Querschnittes der Fahrbahnplatte ebenfalls verkleinert. Auf
diese Weise werden zusätzliche Vorteile- in bezug auf die Wirtschaftlichkeit erzielt.
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Besonders günstige Wirkungen ergeben sich bei Anwendung der erfindungsgemäßen
Ausbildung auf Fahrbahndecken, bei denen. in beiden Richtungen wirkende Spannstäbe
vorgesehen sind. Wegen der geringen Reibungskräfte genügt dabei, eine bescheidene
Vorspannung. Weiterhin kommt man mit einer sehr geringen Dicke der Decke aus. Diese
braucht nur etwa halb so groß zu sein wie bei den bisher bekannten Ausbildungen
von Fahrbahndecken aus Beton. Versuche haben bestätigt, äaß schwach vorgespannte
Decken viele Millionen Lastwechsel aushalten können. Selbst wenn sich dabei Risse
bilden, so schließen sich diese wieder völlig und selbsttätig im Moment der Entlastung.
Eine Decke dieser Art kann sich den elastischen Bewegungen des Bodens ohne weiteres
anpassen. Für ihre richtige Dimensionierung ist lediglich zu beachten, daß die Decke
von Lager zu Lager @durchträgt.
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Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der durch dieselbe
erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in den Zeichnungen
dargestellten Beispiele für mögliche Gestaltungen der neuen Fahrbahn.
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Fig. i ist ein Querschnitt durch eine Fahrbahndecke nach der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Draufsicht; Fig. 3 zeigt Einzelheiten der Lagerung im lotrechten
Schnitt, und zwar in einem größeren Maßstab; Fig. 4. ist ein Horizontalschnitt nach
der Linie 1 V-IV der Fig. 3 ; Fig. 5 zeigt eine andere Aueführungsform der Fahrbahndecke
nach der Erfindung im Querschnitt; Fig. 6 ist ein zugehöriger Grundriß; Fig. 7 und
8 zeigen in einem lotrechten Schnitt und in einem längs der Linie VIII-VIII geführten
Horizontalschnitt Einzelheiten bezüglich der Ausbildung der Lagerung bei der zweiten
Ausführungsform.
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Bei beiden Aws,führungsbeispielen ist angenommen, daß die Fahrbahndecke,
die als Ganzes mit i bzw. i' bezeichnet ist, durch Stahlstäbe 2 und 3 in der Quer-
und in der Längsrichtung vorgespannt ist. Das Eintragen der Vorspannkräfte erfolgt
in bekannter- Weise nach dem Erhärten des Betons über die nicht näher bezeichneten
Endverankerungen. Bei den Ausführungsbenspielen besteht die Querbewehrung 2 aus
zwei Sätzen von Stahlstäben, die svmmetrisch zur Mittelfläche der Platte angeordnet
sind. Als Längsbewehrung .dient ein in der Mittelfläche der Platte gelegener Satz
von Spannstählen 3.
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Die Auflagerung der Fahrbahnplatte i erfolgt mit Hilfe von Lagerkörpern,
die beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. i bis 4 wie folgt gestaltet sind: Jeder
Lagerkörper besteht aus einem unteren und einem oberen, aus Beton hergestellten
plattenförmigen Körper. Jeder dieser beiden Körper hat beim Ausführungsbeispiel
etwa quadratischen Grundriß. Die untere Auflagerplatte ist mit 5 und die obere Auflagerplatte
mit 6 bezeichnet. Zwischen den beiden Platten 5 und 6 befindet sich eine in Fig.
3 mit 7 bezeichnete Schicht aus Bitumen oder einem anderen nachgiebigen Material.
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In jede der beiden Betonplatten 5 und 6 sind aus Stahl bestehende
Laufplatten 8 und 9 eingelassen, die bündig mit den einander zugekehrten Oberflächen
der beiden Betonplatten 5 und 6 abschneiden. Zwischen den beiden Stahlplatten 8
und 9 befinden sich Kugeln io, die in nicht dargestellten Käfigen üblicher Bauart
geführt sind. Beim Ausführungsbeispiel besteht jede Lagerung aus zwölf vergleichsweise
kleinen Kugeln, die alle in einem nicht dargestellten Käfig gelagert sind.
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Die einzelnen, jeweils aus der Oberplatte 6 und der Unterplatte 5
gebildeten Lagerkörper sind beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. i bis 4, 'wie
insbesondere Fig. 2 erkennen läßt, in vergleichsweise geringen Abständen voneinander
nach Art eines-Netzwerkes angeordnet.
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Beim Ausführungsbeispiel nach. Fig. i bis 4 wird bei der Herstellung
der neuen Fahrbahnplatte wie folgt vorgegangen: Zunächst werden auf dem in üblicher
Weise vorbereiteten Planuz i i die einzelnen Lagerkörper verlegt, von denen jeder
aus der Unterplatte 5 und der zugehörigen Aufsetz-oder Oberplatte 6 besteht. Sodann
werden die Zwischenräume zwischen. den einzelnen Lagerkörpern so weit mit Sand aufgefüllt,
daß die Oberkante des Sandbettes 12 oberhalb der Kugellager liegt. Nach Abdeckung
der lose eingefüllten Sandschicht 12 mit einer Papierlage 13 oder mit einer
Bitumenschicht werden die Spannbewehrungen 2
und 3 verlegt. Dann
wird der Beton in üblicher Weise eingebracht und verdichtet. Die Betonplatte umgreift
hierbei jeweils die Oberplatten 6 eines jeden Lagerkörpers und geht mit diesen eine
monolithische Verbindung ein. Nach dem Erhärten des Betons wird die Fahrbahnplatte
durch Anspannen der Stäbe 2 und 3 unter Druck gebracht. Die Platte wirkt dann für
die Verkehrsbelastungen nach Art einer Pilzdecke, wobei die Oberplatte 6 eures jeden
Lagerkörpers als Pilzkopf dient.
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Die Größe der Lagerkörper richtet-sich nach der jeweiligen Güte des
Baugrundes, die Größe der Laufplatten 8 und 9 nach der Größe der Bewegungen, die
bei der Fahrbahnplatte zu erwarten sind. Es wird hierbei so vorgegangen, daß etwa
in der Mitte des zwischen zwei Dehnungsfugen gelegenen Straßenstückes ein fester
Punkt im Untergrund geschaffen wird, der bei den Bewegungen der Straßendecke liegenbleibt.
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Unter der Einwirkung des Verkehrs rüttelt sich die lose eingebrachte
Sandschicht 12 zusammen, so d-aß die Platte i zwischen ihren Au:flagerpunkten hohl
liegt. Bei Anwendung einer schon erwähnten, die Sandschüttung abdeckenden Bitumenschicht
tritt ein Hohlliegen der Platte dadurch ein, daß im Lauf der Zeit das Bitumen in
die Hohlräume der Sandschüttung versickert.
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In den Fig. 5 _bis 8 ist eine andere Ausbildung der Auflagerung der
Spannbetonplatte dargestellt. Die einzelnen Lagerkörper bestehen bei dem zweiten
Ausführungsbeispiel aus leistenförmigen Stützbanketten 14 aus Beton, die in entsprechenden
Abständen voneinander, wie Fi,g. 6 erkennen lä-ßt, in der Längsrichtung der Fahrbahnplatte
i' angeordnet sind. Die Bankette 14 ruhen ,gleichfalls auf dem Planum auf und können
als Fertigteile verlegt oder auf dem in üblicher Weise vorbereiteten Planum betoniert
werden. In die Oberseite eines jeden Stützbankettes ist eine aus Stahl bestehende
Schiene 15 eingelassen, und zwar derart, daß die Oberkante dieser Schiene bündig
mit der Oberkante des betreffenden Stützbankettes abschließt. Die Schiene 15 hat
an ihrer Oberseite eine rillenförmige Vertiefung, die als Lauffläche für Stahlkugeln.
16 dient, welche in der aus Fig. 8 ersichtlichen Art und Weise angeordnet und gegebenenfalls
in streifenförmigen Käfigen, die die einzelnen Kugeln in dem gewünschten Abstand
voneinander halten, geführt sein können. In die Unterseite der Fahrbahnplatte i
ist im Bereich eines jeden Stützbankettes 14, und zwar in bündigem Abschluß, eine
Deckschiene 17 aus Stahl eingelassen.
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Bei der Herstellung von Fahrbahnplatten nach dem Ausführungsbeispiel
gemäß den Fig. 5 bis 8 wird wie folgt vorgegangen: Auf dem in entsprechender Weise
vorbereiteten Planrum werden, wie schon weiter oben erwähnt, die Bankette 14 verlegt
oder betoniert. Die Zwischenräume zwiscb2n. dieser Banketten werden sodann bis zur
Höbe der Oberkante der einzelnen Stützbankette mit Sand 12 aufgefüllt. Die Oberseite
der Bankette 14 und der Sandschicht 12 wird mit einer Papierlage 13 bzw. mit einer
Bitumenschicht abgedeckt. Nach dem Einsetzen der Stahlkugeln 16 und nach dem Auflegen
der Deckschienen 17 wird die Fahrbahnplatte i' betoniert. Nach dem Erhärten des
Betons werden die in der Längs- und in der Ouerrichtung verlaufenden Stahlstäbe
2 und 3 gegen den erhärteten Beton angespannt und die eingetragenen Vorspannkräfte
entsprechend verankert.