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Mehrteiliger Ausbaurahmen, insbesondere für den Gruben- oder Tunnelausbau
Das Hauptpatent bezieht sich auf einenmehrteiligen Ausbaurahmen, insbesondere für
den GrubenoderTunnelausbau, welcher aus rinnenförmigen, an den Enden ineinandergreifenden
und zwischen den Gurtungen verspannten Formeisen besteht, die mit nach außen von
ihrer Symmetrieebene divergierenden, durch Randleisten verstärkten Flanschen versehen
sind. Zum Ineinanderpressen der sich übergreifenden Formeisenenden sind Spannvorrichtungen
vorgesehen.
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Das Neue beim Ausbaurahmen nach dem Hauptpatent besteht darin, daß
die Formeisen, bei denen sich die geraden Verlängerungen der Flanscheninnenseiten
außerhalb ihres Querschnittes schneiden, kongruentes Profil haben und mit solchem
Verhältnis der Stärke ihrer Gurtungen zu derjenigen der Flansche ausgeführt sind,
daß sie in beliebiger Anordnung (als Außen- oder Inneneisen an der Verbindungsstelle)
gegebenenfalls unter federnder Abbiegung ihrer Flansche bis zu einer Reibungsschluß
bewirkenden gegenseitigen Anlage im Bereich der Flansche und mindestens einer quer
dazu verlaufenden Fläche (Gurtung) miteinander verspannbar sind. Der wesentliche
Vorteil eines nach den Merkmalen des Hauptpatentes gebildeten Ausbaurahmens besteht
darin, daß Profileisen gleicher Querschnittsform in beliebiger Anordnung - als Außen-
oder Inneneisen - ineinandergelegt werden
können, ' ohne daß die
Gefahr eines Aufklaffens des Profils an den Verspannungsstellen unter entsprechender
Verminderung der Widerstandsfähigkeit der Ausbauteile entsteht.
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Nun kommt es im Gruben- oder Tunnelausbau vergleichsweise häufig vor,
daß die Belastung an dem einen oder anderen Stoß bzw. an der Firste der Strecke
größer ist als an dem anderen. Die Belastung kann nicht nur in ihrer Größenordnung,
sondern auch in ihrer Art (Knick- oder Biegebeanspruchung) verschieden sein.
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Das Ziel derErfindung ist dieWeiterentwicklung eines Ausbaurahmens
nach dem Hauptpatent in der Richtung, daß der Ausbaurahmen aus Profileisen mit verschiedenem
Querschnitt gebildet werden kann, welche wie beim Hauptpatent in beliebiger Anordnung,
d. h. als Außen- oder Innenprofil, an allen Stellen des Streckenquerschnittes nach
Bedarf verwendbar sind und mit denen nach Bedarf auch Ausbaurahmen oder Abschnitte
derselben aus mehr als einem Profileisen gebildet werden können. Diese Aufgabe wird
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Formeisen mit verschiedenem, jedoch im Bereich
ihrer gegenseitigen Berührung verhältnisgleichem Querschnitt derart ausgeführt sind,
daß der Abstand ihrer inneren von ihrer äußeren Umfläche in Richtung parallel zur
Mittelebene im ganzen Querschnitt im Bereich gegenseitiger Berührung praktisch gleich
ist, so daß Formeisen verschiedener Wandstärke in beliebiger Anordnung (an der Verbindungsstelle
als Außen- öder Inneneisen) ineinanderlegbar und miteinander verspannbar sind. Im
übrigen sind die Profileisen in gleicher Weise wie beim Hauptpatent ausgeführt.
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Die Gestaltung des Ausbaurahmens nach der Erfindung hat den Vorteil,
daß unter Beibehaltung sämtlicher Vorteile des Ausbaurahmens des Hauptpatentes bei
Bedarf an einzelnen Stellen Profile unterschiedlicher Wandstärke miteinander kombiniert
werden können, wodurch sich bequem eine örtliche Verstärkung des Ausbaurahmens erreichen
läßt.
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Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, Profile unterschiedlicher
Wandstärke zum Aufbau eines Ausbaurahmens zu verwenden. Bei dem bekannten Ausbaurahmen
handelt es sich aber um zwei verschiedene Profile, die nur paarweise verwendbar
und in einer ganz bestimmten Reihenfolge ineinanderlegbar sind. Demgegenüber sind
die erfindungsgemäßen Profile in beliebiger Anordnung ineinanderlegbar und miteinander
verspannbar.
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Es, ist auch bereits vorgeschlagen worden, Winkeleisen mit rundemRückeninverschiedenenWandstärken
herzustellen. Diese Tatsache hat der Technik des Grubenausbaues aber keine Anregung
gegeben, aus derartigen Winkeleisen Ausbaurahmen mit verschiedener Wandstärke zu
bilden. Bei den bekanntgewordenen Anordnungen, welche Winkeleisen für Grubenausbaurahmen
vorschlagen, sind stets Winkeleisen mit gleicher Wandstärke vorgesehen worden. Außerdem
haben aus Winkeleisen gebildete Grubenausbaurahmen keinen Eingang in die Praxis
gefunden, man bevorzugt vielmehr Rinneneisen mit nach außen von ihrer Symmetrieebene
divergierenden, durch Randleisten verstärkten Flanschen..
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DieErfindung erstreckt sich weiterhin auf die den vorstehend geschilderten
Ausbaurahmen zugeordneten Spannmittel, welche die einander übergreifenden Profileisen
zwischen den Gurtungen bis zum Reibungsschluß verspannen.
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Die Erfindung bezweckt, neuartige Spannmittel so auszubilden, daß
besonders hohe Drücke an den Verbindungsstellen erzeugt werden können, bzw. zum
Verspannen von Rinnenprofilen mit nach außen von ihrer Symmetrieebene divergierenden,
durch Randleisten verstärkten Flanschen besonders geeignete Spannmittel zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß als Spannmittel
Schraubenbolzen verwendet sind, deren-hammerartiger Kopf hinter geschlitzte Ansätze
einer die offene Seite des einen Formeisens überbrückendenLasche greift,während
die mit dem Schraubenbolzen zusammenwirkende Spannmutter gegen eine den Bodenteil
des anderen Formeisens umfassende Lasche wirkt. Vorteilhaft sind die beiderseits
der Formeisen angeordneten Spannbolzen im Sinne des Verlaufs der Flansche der Formeisen
geneigt angeordnet, so daß sich ihre Achsen schneiden, wodurch ein besonders günstiges
Zusammenpressen der miteinander verspannten Profile erreicht wird.
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An Stelle als Spannmittel Schraubenbolzen zu verwenden, können erfindungsgemäß
auch geschlitzte Bolzen vorgesehen sein, die mit durch die Schlitze gesteckten Keilen
zusammenwirken.
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Es ist bereits. vorgeschlagen worden, einen die Böden von einander
übergreifenden Profileisen durchsetzenden Bolzen mit einem Keil anzuziehen. In diesem
Falle handelt es sich aber um eine starre Verbindung der beiden Profileisen, während
im vorliegenden Falle der durch den Keil anzuziehende Spannbolzen zum nachgiebigen
Verspannen von Profileisen dient.
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Mit besonderem Vorteil sind bei dem Erfindungsgegenstand die als Spannmittel
dienenden Bolzen mit einem etwa halbringförmig umgebogenen, hakenartig um den abgerundeten
Rand des obersten Formeisens fassenden Kopf versehen und einer der Befestigung des
Profileisenbodens entsprechend gebogenen Lasche zugeordnet. Durch diese Ausbildung
der Spannbolzen wird eine gelenkartige Bewegung derselben beim Anspannen ermöglicht,
so daß die Bögen nur einer Zugbeanspruchung ausgesetzt sind und praktisch auch bei
leichter federnder Aufbiegung der Profile den oberen Rand des Formeisens schließend
umfassen.
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Spannbolzen, welche hakenartig den Rand des oberstenProfileisens umfassen,
sindansichbekannt. Die bekannten Hakenschrauben umfassen aber eine scharfe Kante
eines Profils schließend, so daß bei federnder Aufbiegung des Profils der Hakenkopf
nur noch linienförmig am Profil anliegt und gegebenenfalls sogar aufgebogen wird.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Hakenkopfes können sich dagegen die abgerundeten
Ränder der Formeisen
beim federnden Aufbiegen der Profile etwas
drehen, so daß eine zusätzliche Beanspruchung der Hakenschrauben durch das Aufbiegen
der Profile vermieden wird.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Schnitt durch den Ausbaurahmen, Abb. z
die untere Bewehrung der Rahmenenden und Abb.3 einen Schnitt nach der Linie III-111
in Abb. a, Abb. 4 einen Schnitt durch einen Ausbaurahmen mit einer Ansicht auf die
erfindungsgemäße Spannvorrichtung, Abb. 5 eine Seitenansicht der Verspannungsstelle
und .
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Abb.6 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Spannverbindung.
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Der Ausbaurahmen wird aus drei Formeisen i, 2,3 gebildet, von
denen jedes einzelne nach dem Prinzip der im Hauptpatent offenbarten Profileisen
gestaltet ist. Jedes Formeisen besteht aus einem Bodenteil 4 (Bodengurtung) und
zwei Flanschen 5, die am Rand durch je eine Wulst6 (Halbgurtung) verstärkt sind.
Im Querschnitt entspricht der Verlauf der Innenfläche 7 eines jeden Eisens im wesentlichen
demjenigen der Außenfläche8, wobei jedoch in der Zone zwischen dem Bodenteil 4.
und den Flanschen 5 eine Längsaussparung vorgesehen ist, wie bei 9 angedeutet. Die
Formeisen erhalten auf diese Weise ein etwa glockenförmiges Profil.
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Der Querschnittsverlauf der Innenfläche 7 und derjenige der Außenfläche
8 eines jeden Profils entsprechen einander derart, daß sich mehrere ineinandergelegte
Profileisen verschiedenen Querschnitts bei Querverspannung im Bereich des Binnenbodens
und der Flansche passend gegeneinander anlegen, wie bei io und ii angedeutet.
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Die Außen- und Innenflächen der Formeisen, die in einem Ausbaurahmen
vereinigt sind, werden mit praktisch gleichem Verlauf im Bereich ihrer gegenseitigen
Berührung ausgeführt, jedoch ist dieWandstärke der Formeisen verschieden. Das Formeisen
i besitzt eine Wandstärke S1 mit einer entsprechenden Bodenhöhe Hl, während das
Formeisen 2 die Wandstärke S2 mit der entsprechenden Bodenhöhe H, besitzt. Das Profileisen
3 hat wieder diegleichen Abmessungen wie das Profileisen i. Auf diese Weise ist
es möglich, Formeisen verschiedenerKnick-und Biegefestigkeit miteinander zu einem
Ausbaurahmen zu verbinden und miteinander quer zu verspannen. Die Möglichkeit, einen
Ausbaurahmen von Formeisen verschiedener Belastungsfestigkeit und mit verschiedenen
statischen Werten herzustellen, ist für den Gruben- und Tunnelausbau von erheblicher
Bedeutung. Man kann eine örtliche Verstärkung des Ausbaurahmens auch dadurch erreichen,
daß der Rahmen im Bereich der erhöhten Beanspruchung aus einer größeren Anzahl Formeisen
gebildet wird als in den Zonen geringerer Beanspruchung.
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Die Ausbildung der Innen- und Außenfläche ist incist derart, daß zwischen
dem Verlauf der beiden Flächen im uriverspannten Zustand gewisse Abweichungen vorhanden
sind, so daß die Formeisen uriverspannt nicht ganz ineinandergelegt, sondern erst
durch Querverspannung unter federnder Aufweitung oder Schließung des Profils im
Bereich der Bodengurtung und der Flansche zur gegenseitigen Anlage gebracht werden
können.
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Die mehrfach erwähnte Möglichkeit, Formeisen verschiedener Wandstärken
an der Verbindungsstelle in beliebiger Anordnung ineinanderzulegen und miteinander
zu verspannen, gestattet es, die Profileisen auch in anderer Reihenfolge, als in
der Zeichnung dargestellt, ineinanderzulegen. So könnte z. B. in das Eisen r zunächst
das Profileisen 3 eingelegt und in dieses das Profileisen 2 gelegt werden, wobei
stets ein sattes Ineinanderliegen der Profile gewährleistet wäre.
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Zur Verstärkung der Rahmenenden kann man den in Abb. 2 und 3 dargestellten
Schuh benutzen. Dieser besteht im wesentlichen aus einer Stahlplatte 45, deren Seiten
abgekantet sind, wie bei 46 angedeutet. Oben sind auf der Platte 45 drei Stifte
oder Nasen 47 angeordnet, zwischen welche das Profil des abzustützenden Formeisens
48 greift, so daß es uriverschiebbar sitzt.
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Zum Querverspannen der ineinandergelegten Formeisen kann man sich
gemäß der Erfindung der in Abb. 4 dargestellten Einrichtung bedienen. Diese umfaßt
zwei Laschen 37, 38, welche miteinander durch die Spannschrauben 39 verbunden sind.
Die Lasche 37 überbrückt die offene Seite des Binneneisens, während die Druckfläche
der unteren Lasche 38 im wesentlichen dem Verlauf der Außenfläche des Formeisens
folgt. Die Lasche38 wird vorteilhaft aus einem federnden Material hergestellt. Durch
doppelte Abbiegung der Enden der Lasche 37 wird erreicht, daß der hammerkopfartige
Teil 4o der Spannschrauben 39, welcher hinter die hakenförmigen Ansätze 42 der Lasche
37 faßt, im wesentlichen innerhalb der Gesamthöhe der Spannverbindung liegt, so
daß die Spannschraube im Bedarfsfalle leicht eingesetzt oder abgenommen werden kann.
Das Ende 42 der Lasche kann zu diesem Zweck geschlitzt sein, wie aus Abb. 5 ersichtlich.
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Die Laschen 37, 38 werden so ausgebildet, daß sich die Achsen der
Spannschrauben 39 schneiden (Abb. 4). Die Enden 43 der Lasche 38 verlaufen hierbei
im wesentlichen senkrecht zur Schraubenachse, so daß die Muttern .44 genügende Anlage
finden können.
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Die Verbindungsstellen eines Ausbaurahmens, z. B. für Grubenbetriebe
oder Tunnelausbauten, können mit einer oder mehreren der in Abb. 4 dargestellten
Spannverbindungen oder Spannverbindungen anderer Art ausgestattet werden, welche
geeignet sind, die erforderliche Ouerverspannung der Formeisen herbeizuführen. Bei
der Ausführungsform nach AUb. 5 sind zwei Spannverbindungen dargestellt, die unabhängig
voneinander zu betätigen sind. Die Zahl der anzubringenden Spannvorrichtungen richtet
sich hauptsächlich nach dem erforderlichen Spanndruck.
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Die in Abb. 6 gezeichnete Ausführungsform einer Spannverbindung verwendet
an sich bekannte Hakenbolzen
53, deren oberes Ende erfindungsgemäß
halbringförmig umgebogen ist, wie bei 54 angedeutet, und um den durch die Halbgurtung
55 verstärkten abgerundeten Rand des obersten Formeisens 59 faßt, so daß eine gelenkartige
Querbewegung der Bolzen beim Spannen möglich ist. Das untere Ende des Bolzens 53
hat Gewinde für die Spannmutter 56, welche auf eine das untersteFormeisen umfassende
Lasche 52 wirkt.
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Anstatt Gewindebolzen mit Muttern können für die Spannvorrichtungen
auch geschlitzte Bolzen benutzt werden, welche mit einem durch den Schlitz gesteckten
Keil od. dgl. zusammenwirken.