DEP0029092MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 31. Dezember 1948 Bekanntgemacht am 8, November 1956

DEUTSCHES PATENTAM1

Im Grüben- und Tunnelbau werden in großem Umfang Ausbaurahmen in Ring- oder Bogenform angewendet, die aus mehreren rinnenförmigen, mit nach außen geneigten Flanschen ausgeführten Profileisen bestehen, welche sich an den Enden übergreifen und zwischen den Gurtungen, meist zwischen Boden- und Halbgurturig, derart verspannt sind, daß sie sich bei Überlast ineinanderschieben können. .

Derartige Ausbauten sind häufig sehr hohen, Beanspruchungen ausgesetzt, so daß die einander übergreifenden Profileisen unter Anwendung entsprechend großer Kräfte miteinander verspannt werden müssen, um dem Ausbau die erforderliche Steifigkeit zu geben. "

Beim gegenseitigen Verspannen der Profileisen neigen diese jedoch bei den bisherigen Ausführungen zum Aufklaffen. Um -einem Aufklaffen des Profils entgegenzuwirken, hat man den Flanschen der Profileisen eine erhebliche Stärke gegeben und sie in einem verhältnismäßig kleinen Öffnungswinkel angeordnet. Infolgedessen war es bisher notwendig, zur Bildung der Ausbaurahmen verschiedenartige Profileisen, ■ nämlich ein Innenprofil und ein Außenprofil, anzuwenden.

Durch die Notwendigkeit, Profilpaare herzustellen und vorzurichten, wird indessen der Ausbau verteuert und auch seine Verwendung im unterirdischen Grubenbetrieb erschwert. . . .

Die Erfindung löst nun die; Aufgabe, einen Ausbaurahmen für Gruben- oder Tunnelbauten zu ent-' wickeln, der aus Profileiisen des gleichen Profils gebildet. werden kann, ohne daß die Gefahr eines Aufklaffens des Profils an den Verspannungsstellen

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unter entsprechender Verminderung der Widerstandsfähigkeit der Ausbauteile entsteht.

Der grundsätzliche Lösungsgedanke der Erfin-

.. - dung besteht darin, den Ausbaurahmen aus Form-'

■ 5 eisein eines solchen Profils und mit einem solchen Verhältnis der Stärke ihrer Gurtungen zu derjenigen der Flansche aufzubauen, daß diese Formeisen in beliebiger Anordnung (als Außen- oder . Inneneisen an den Verbindungsstellen') gegebenen-.

ίο falls unter federnder Abbiegung ihrer Flansche bis zu einer einen ausreichenden Reibungsschluß bewirkenden gegenseitigen Anlage im Bereich der Flansche und einer Gurtung, d. h. in einer quer zu den Flanschen verlaufenden Ebene oder gebogenen Fläche bzw. entsprechend angeordneten Anschlägen, ' miteinander verspannbar sind.

Dabei wird unter federnder Abbiegung eine solche Formänderung des Profils verstanden, die innerhalb des Elastizitätsbereiches des verwendeten

ao Werkstoffes liegt. "

Der Leitgedanke der Erfindung erstreckt sich somit darauf, dem Profil der Formeisen einen solchen Verlauf der Außen- und Innenseite zu, geben, daß zwei oder mehrere solcher Formeisen in beliebiger Anordnung ineinandergelegt werden können, derart, daß sich bei Querverspannung ohne bleibende Formänderung des Profils ein flächiger Reibungsschluß mindestens einerseits im Bereich der geneigten Flansche und andererseits im Bereich einer dazu quer verlaufenden. Fläche¹ vorzugsweise des Rinnenbodens (Bodengurtung) ergibt. Wenn man die Außen- und Innenseite des Formeisens im Sinne der Erfindung ausführt, erhält man, sofern die Flansche des Fbrmeisens sich nach außen voneinander entfernen bzw. schräg zueinander verlaufen, Profileisen, dia sich bei im wesentlichen kongruentem Profil beliebig ineinanderlegen lassen und die durch ein bestimmtes, dem jeweils gewählten Profil entsprechendes Verhältnis der Wandstärken von Flanschen und Gurtung gekennzeichnet sind. Im wesentlichen ergibt sich ein der Erfindung entsprechender Verlauf beispielsweise der Innenseite des Profileisens dann, wenn man eine Parallelverschiebung der Außenseite in Rich,-tung der Rinnentiefe vornimmt.

Dabei kann aber nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Verlauf der Innen- und Außenseite in einzelnen Zonen,. des Profils verschieden sein, so- daß nach Ineinanderlegen und Verspannen mehrerer Profileisen in diesen Bereichen Lücken oder Hohlräume frei bleiben. Es ergibt sich dadurch unter Umständen eine erhebliche und in gewissen Fällen vorteilhafte Erhöhung des spezifischen Flächendruckes in den flächig gegeneinanderliegen-. den. Oberflächenbereichen.

Vorzugsweise wendet die Erfindung ein. Formeisen an, das im Querschnitt etwa glockenförmig ausgebildet ist. Hierunter wird eine solche Form verstanden, bed welcher die Bodengurtung mit ge-, ringer Krümmung ausgeführt ist und unter Abbiegung in die eben oder gewölbt verlaufenden Flansche übergeht, die schließlich in nach außen gebogenen, gegebenenfalls verstärkten Halbgurtungen enden. Ein derartiges Sonderprofil zeichnet sich durch besonders gute Verspannbarkeit, leichte Walzbarkeit und ausgezeichnete statische Werte aus, die je nach dem Verwendungszweck gewählt werden, können.

Es sind zwar rinnenförmige Zug- und Druckstäbe¹ für die Stabbündel von Brücken, Trägern, •Pfeilern, Gerüsten u. dgl. bekannt, die ein, solches Profil haben, daß sich die Stäbe beliebig ineinanderlegen lassen. Hierbei wird jedoch zur Verbindung der Druckstäbe im Bündel ein Gelenkbolzen; benutzt, der die Bodengurtungen durchsetzt. Auf ein Verspannen der Druckstäbe zwischen der Bodengurtung des Außenprofils und den Halbgurtungen des Innenprofils kam es dabei nicht an, und demgemäß fehlt auch bei dem bekannten Druckstab' der für' die Erfindung kennzeichnende Reibungsschluß zwischen den nach Verspannung gegeneiimander-1 iegenden Flanschen bzw. der quer dazu verlaufenden Fläche (Gurtung). Aus diesen Gründen ist der erwähnte, aus dem Brückenbau, stammende Vorschlag ohne Einfluß auf die Gestaltung des Grubenausbauet geblieben.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine neuartige Ausführungsform der zum gegenseitigen Verspannen der ineinandergelegten Formeisen dienenden Spannmittel, welche erfindungsgemäß so ausgebildet sind, daß besonders hohe Drücke an den Verbindungsstellen erzeugt werden können.

In der Zeichnung zeigt

Fig. ι eine bevorzugte Ausführungsform eines bei dem Ausbaurahmen nach der Erfindung benutzten Formeisens in einer Stirnansicht,

Fig. 2 die Anordnung mehrerer ineinandergelegter und quer verspannter Formeisen gleicher Wandstärke des in Fig. 1 gezeigten Profils,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Ausführung der Spannverbindung zum Ouerverspannen, mehrerer ineinandergelegter Formeisen gemäß Fig. 1,

Fig. 4 und 5 die Vereinigung mehrerer der Formeisen gemäß Fig. 1 unter Bildung eines Rahmens,

Fig. 6 eine Anordnung zum Querverspannen mehrerer ineinandergelegter Formeisen'des gleichen Profils gemäß Fig. 1;

Fig. 7 ist ein Schnitt nach Linie III-III der Fig. 4 in größerem Maßstab; .

Fig. 8 ist eine; Seitenansicht einer Verspannungsstelle in größerem Maßstab;

Fig. 9 zeigt die untere Bewehrung der Rahmenenden in größerem Maßstab, und

Fig. 10 ist ein Schnitt nach Linie VI-VI der Fig. 9.

Die Querschnittsform des erfindungsgemäßen rinneiiförmigen Profileisens kann an, sich verschieden sein. Mari kann Formeisen, in U-, V-, Y- und Halbkreisform oder in ähnlichen Formen anwenden. Die statischen Werte des Formeisens nach 'seinen beiden Querschnittsachsen können beliebig gewählt werden. Man ist in der Lage, die Formeisen sowohl als Biegungsstäbe als auch, als Knickstäbe ohne Beeinträchtigung ihrer sonstigen Vorteile auszubilden, und man kann die entsprechen-

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den Werte nach der einen oder nach der anderen Querschnittsachse überwiegen lassen.

Besonders vorteilhaft im Sinne der Erfindung ist ein rinnenförmiges Formeisen von im wesentlichen glockenförmigem Querschnitt. Bei einem solchen glockenförmigen Querschnitt ist nicht nur die Materialverteilung günstig, vielmehr kann auch das Walzen des Formeisens einfach, genau und ohne' Verziehen oder Verlaufen ausgeführt werden. Die ίο Verteilung der Massen in einem glockenförmigen Profil kann ebenfalls ganz im Einklang mit den erforderlichen statischen Werten erfolgen, so daß die Stellen, die gegen Verformung zu schützen sind, entsprechend verstärkt ausgeführt werden is können. Derartig verstärkte Stellen, etwa in Form von Längsrippen, dienen zugleich als Führung beim Walzen und sichern einen geradlinig verlaufenden Walzvorgang.

Ein Farmeisen mit ■ glockenförmigem Quier-2o' schnitt ergibt ferner bei geringem Gewicht je.Längeneinheit eine hohe Steifigkeit, die eine hervorragende Standfestigkeit sichert.

Das in Fig. ι dargestellte Formeisen besteht aus dem Bodenteil ι (Bodengurtung) und den beiden Flanschen 2, die am Rand durch jei eine Wulst 3 (Halbgurtung) verstärkt sind. Im Querschnitt entspricht der Verlauf der Innenfläche 4 im wesentlichen demjenigen der Außenfläche 5, wobei jedoch in der Zone zwischen dem Bodenteil 1 und den Flanschen 2 eine Längsaussparung vorgesehen ist, wie bei 6 angedeutet. Das Formeisen nach Fig. 1 hat dadurch etwa ein glockenförmiges Profil, aber man kann die Aussparungen 6 auch fortlassen und der Außenfläche etwa den durch die strichpunktierten Linien 7 angedeuteten Verlauf geben. Durch Anordnung der beiden Längsaussparungen 6 entsteht außen am Rinnenboden eine Art Kamm· oder Leiste, die beim Walzen des Formeisens in vorteilhafter Weise ein Verlaufen verhindert. Der Querschnittsverlauf der Innenfläche und derjenige der Außenfläche des Formeisens entsprechen einander derart, daß sich mehrere ineinandergelegte Formeisen — wie Fig. 2 zeigt — bei Querverspannung im Bereich des Rinnenbodens und der Flansche passend gegeneinander anlegen, wie bei 8 und 9 angedeutet. Die Querverspannung mehrerer Formeisen bis zur gegenseitigen satten Anlage an den entsprechenden Berührungsflächen wird durch Anordnung der erwähnten Längsaussparungen 6 erleichtert, indem dadurch die Flansche 2 eine vorteilhafte'federnde Nachgiebigkeit erhalten.

Zur praktischen Gestaltung des Profils des Formeisens ist allgemein folgendes zu bemerken: Die Stärke der Bodengurtung ist abhängig von der Höhe der Einlagerung des Profils. Im wesentlichen wird daher die Stärke H der Bodengurtung (Fig. 1) mit der Stärke H₁ der Halbgurtungen übereinstimmen. Die Gesamthöhe A wird je nach der Verwendung des Formei.sens als Biege- oder Knickstab gewählt. Die Stärke ί der Flansche ist im wesentlichen bedingt durch die Größe H, den Rinnenwinkel und die Größe der Berührungsfläche zwischen ineinandergelegten Formeisen. Eine Vergrößerung dieser Berührungsflächen kann z. B. vorteilhaft sein, wenn es sich darum handelt, die Rei-bungsspannung zwischen ineinandergelegten Formis en zu erhöhen.

Die Ausbildung der Außen- und Innenfläche des Formeisens ist meist derart, daß zwischen dem Ver- ' lauf der beiden Flächen im unverspannten Zustand gewisse Abweichungen vorhanden sind, so daß die Farmeisen unverspannt 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.

Der in Fig. 4 dargestellte Ausbaurahmen beisteht aus den Seitenstützen 11 und 12, gebildet von je zwei rinnenförmigen Formeisen, und dem Kopfträger oder Boden 13, gebildet von einem einzigen rinnenförmigen Formeisen. Die Stützen 11, 12 und der Boden 13 liegen an den einander zugewandten Enden ineinander und sind miteinander durch die schematisch angedeuteten Spannmittel 15 quer verspannt, deren Ausbildung im einzelnen aus Fig. 7 oder 11 ersichtlich ist. Das freie Ende der Seitenstützen 11, 12 ist je durch einen Schuh 14 verstärkt, dessen Ausbildung und Anordnung aus den Fig. 9 und 10 hervorgeht.

Der Ausbaurahmen nach Fig. 5 besteht aus vier gleichartigen rinnenförmigen Formeisen 26, 27, 28, 29, die an den einander übergreifenden Enden durch die Spannmittel 30 quer verspannt sind! Die Spannmittel 30 können in gleicher Weise ausgebildet sein, wie in Fig. 7 und 3 dargestellt.

Der für die Formeisen der Ausbaurahmen charakteristische Querschnitt ist aus Fig. 7 zu ersehen. Danach besteht jedes Formeisen aus der Bodengurtung 31 und den beiden Flanschen oder Wangen 32, die am Rand durch je eine Halbgurtung 33 verstärkt sind. Im Querschnitt entspricht der Verlauf der Innenfläche der Formeisen im wesentlichen demjenigen der Außenfläche, wobei jedoch in der Zone zwischen der Bodengurtung 31 und den Flanschen. 32 eine Längsaussparung vorgesehen werden kann, in Fig. 7 mit 34 bezeichnet. Das Formeisen hat durch die Anwendung dieser Aussparung etwa einen glockenförmigen Querschnitt. Durch die Anordnung der Längsaussparungen entsteht außen an der Bodengurtung eine Art Kamm oder Leiste, die beim Walzen des Formeisens in vorteilhafter Weise ein Verlaufen des Walzkörpers verhindert.

Der Querschnittsverlauf der Innenfläche und derjenige der Außenfläche jedes Formeisens entsprechen einander derart, daß sich mehrere ineinandargelegte Formeisen des gleichen Profils — wie Fig. 8 zeigt — bei Querverspannung im Bereich der Flansche und der Bodengurtung passend gegeneinander anlegen, wie bei 35 und 36 in. Fig. 7 angedeutet. Die Queirverspannung mehrerer Formeisen bis zur gegenseitigen satten Anlage ßit den entsprechenden Berührungsflächen wird durch die Anordnung der erwähnten Längsaussparungen erleichtert, indem dadurch die Flansche eine gewisse federnde Nachgiebigkeit erhalten.

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Wertvoll für den praktischen Betrieb ist, daß man die Formeisen der erwähnten Ausbildung nach Gebrauch wieder in beliebiger Reihenfolge zur Bildung anderer Ausbaurahmen benutzen kann.· Die Ausbildung der Außen- und Innenfläche der Formeisen derart, daß sie einander im wesentlichen im Querschnittsverlauf entsprechen, schließt nicht aus, daß zwischen dem, Verlauf der beiden Flächen im unverspannten Zustand der ineinandergelegten

ίο Formeisen gewisse Abweichungen vorhanden sind.

Die zur Bildung von Teilen des Ausbaurahmens

benutzten Formeisen brauchen nicht, auf ihrer ganzen Länge ineinandergreifen. Meist werden sich die Formeiseii nur an den Enden überlappen, wie in Fig. S dargestellt. Andererseits können statt der Anordnung zweier Formeisen entsprechend den Seitenteilen 11, 12 des Rahmens nach Fig. 4 die beiden Formeisen mit verschiedener Krümmung

. ausgeführt werden, wobei dann zwischen den Formeiseh im mittleren Teil des Segments besondere Verbindungsstücke eingesetzt werden, während die Enden der Formeisen ineinandergreifen. Die. zur Querverspannung der ineinandergreifen.-' den Formeisen eines Auisbaurahmens benutzten Spannvorrichtungen sind vorteilhaft so auszubilden, daß die Spannung veränderlich ist. Dies ist von Vorteil, wenn der Gebirgsdruck sich ändert und die Gefahr besteht, daß der Rahmen, zusammengedrückt wird, In diesem Fall wählt man das Maß der Querverspannung so, daß sich die Formeisen. bei wachsendem Gebirgsdruck nachgiebig zusammenschieben,, bevor eine bleibende Formänderung der Rahmenteile eintritt.

Zur Querverspannung der ineinandergelegten Formeisen kann man sich z. B. gemäß der Erfindung der in Fig. 6 dargestellten Einrichtung bedienen. Diese umfaßt eine gebogene Lasche 17, welche um die Bodengurtung des äußersten Formeiisens 18 faßt, und eine gerade Lasche 19, die gegen die Halbgurtungen des inneren Formeisens 20 anliegt. Schrauben 21 und Muttern. 23 dienen zur Verspannung der beiden Laschen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 umfassen zwei Laschen 37, 38, welche miteinander durch die Spannschrauben 39 verbunden sind, die zu verspannenden Formeisen. Die Lasche 37 überbrückt die offene Seite des Rinneneisens, während die Druckfläche der unteren. Lasche 58 im wesentlichen dem Verlauf der Außenfläche des Formeisens folgt. Die Lasche 38 wird vorteilhaft aus einem, federnden Material hergestellt. Durch doppelte Abbiegung der Enden der Lasche 37 wird erreicht, daß der hammerkopfartige Teil 46 der Spannschrauben 39, welche hinter die hakenförmigen Ansätze 42 der Lasche 37 faßt, dm wesentlichen innerhalb der Geisamthöhe 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 Fig. 8 ersichtlich.

Die Laschen 37, 38 werden, so ausgebildet, daß sich die Achsen der Spannschrauben 39 schneiden (Fig. 7). Die Enden 43 der Lasche 38 verlaufen hierbei im wesentlichen senkrecht zur Schraubenachse, so· daß die Muttern, 44 genügende Anlage finden können.

Die Verbindungsstellen eines Ausbaurahmens, z. B. für Grubenbetriebe oder Tunnelbauten, können mit einer oder mehreren der in Fig. 7 dargestellten Spannverbindungen oder Spannverbindungen anderer Art ausgestattet werden, welche geeignet sind, die erforderliche Querverspannung der Formeisen herbeizuführen. Bei der ■ Ausführungsform nach Fig. 8 sind zwei Spannverbindungen dargestellt, die unabhängig voneinander zu betätigen sind. .Die Zahl der anzubringenden Spannvorrichtungen richtet sich hauptsächlich nach dem erforderlichen Spanndruck.

Die in Fig. 3 gezeichnete Ausführungsform einer Spannverbindung verwendet Bolzen 53,. deren oberes Ende hakenförmig umgebogen ist, wie bei 54 angedeutet:, und um den durch die Halbgurtung 5 S verstärkten Rand des obersten. Formeisens 53 faßt. Das untere Ende des Bolzens 53 hat Gewinde für die Spannmutter 56, welche auf eine das unterste Formeisen umfassende Lasche 62 wirkt.

Anstatt Gewindebolzen mit Mutter können für die Spannvorrichtungen auch geschlitzte Bolzen benutzt werden, welche mit einem durch den Schlitz gesteckten Keil od. dgl. zusammenwirken.

Zur Verstärkung der Rahmenenden kann man den in Fig. 9 und 10 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 unverschiebbar sitzt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Mehrteiliger Ausbaurahmen, insbesondere für den Gruben- oder Tunnelbau, bestehend aus rinnenförmigen, an den Enden, ineinandergreifenden! und zwischen den Gurtungen verspannten Formeisen mit nach außen gegen den Boden geneigten Flanschen und Spannvorrichtungen, zum Ineinanderpressen der sich übergreifenden, Formeisenenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Formeisen kongruentes Profil haben und mit solchem Verhältnis der Stärke ihrer Gurtungen zu derjenigen der Flansche ausgeführt sind, daß sie in beliebiger Anofdnung (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.

2. Ausbaurahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zone zwischen dem Bodenteil und den- beiden Flanschen der Formeisen eine Längsaussparung vorgesehen ist.

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3. Ausbaurahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formeisen im Querschnitt etwa glockenförmig sind.

4. Ausbaurahmen nach Anspruch 1, 2 oder .3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche der Formeisen am Rand durch eine Halbgurtung verstärkt sind.

5. Rinnenförmiges Formeisen, insbesondere zur Herstellung von Ausbaurahmen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Innenseite im Querschnitt demjenigen der Außenseite zum mindesten im Bereich der Flansche und einer quer dazu verlaufenden Fläche (Gurtung) entspricht, so d'aß mehrere Formeisen in beliebiger Anordnung (als Außen- oder Inneneisen an der Verbindungsstelle), gegebenenfalls unter federnder Abbiegung ihrer Flansche ineinandergelegt, bis zu einer Reibungsschluß bewirkenden gegenseitigen Anlage miteinander verspannbar sind, ao

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen