EP0143918A2 - Vorrichtung zum Befestigen einer Kunststoffolie - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for fastening a plastic film, in particular on a tunnel wall or arched walls, as they occur in particular in tunnel construction.
- the attachment is usually punctiform, d. H. a number of fastening points are provided for each film evenly distributed over the fastening surface.
- a large number of devices are known for the actual fastening, which essentially consist of plates or disks of different shapes and cross sections and are usually fastened to the tunnel wall with nails or screws.
- the devices consist of plastic-coated metal plates.
- the plastic film laid over it is welded by means of a high-frequency field, which is generated between the metal plate acting as an auxiliary electrode and the end faces of the electrodes pressed against the film.
- a disadvantage of these devices is that the plastic-coated metal plates require a considerable amount of construction and materials.
- this risk of damage is to be counteracted by a plastic film which is provided with assembly tabs.
- the film is attached to the mounting tab.
- a predetermined breaking point is provided between the flaps and the plastic film, so that tensile stress on the film merely causes the plastic film to shear off the mounting tabs without damaging the plastic film.
- DE-PS 2532664 assumes that the device consists of a material of lower strength than the plastic film. This creates a predetermined breaking point within the device holding the plastic film. In the event of excessive stress, the plastic film tears off with part of the device holding the device.
- Such devices have two disadvantages.
- One disadvantage is the relatively high cost of materials and labor for the manufacture of such devices with an internal predetermined breaking point.
- the other disadvantage is the release of the nail or screw holding the device to the tunnel wall. The one after tearing off of a part of the device outstanding nail or screw head damages the plastic film sliding over the screw head when sheared.
- the last-mentioned disadvantage also has a known device in which a predetermined breaking point in the device is generated by recesses in the device running parallel to the tunnel wall.
- the invention has for its object to avoid such damage and to produce a device that results in the least possible effort and material.
- recesses are provided in the device transversely or obliquely to the plane of the tunnel wall around the fastening means of the device on the tunnel wall and at least one web covering the fastening means is arranged between these recesses and the fastening means.
- the recesses are in a circle around the z. B. arranged as a fastener serving nail.
- the outer part of the device shears off and a part of the device protecting the plastic film from the nail head remains.
- the plastic film is only welded to the shearing part of the device.
- This can be achieved with the aid of a suitable welding device which detects the device precisely and places a weld seam at a sufficient distance from the part of the device which remains stationary.
- a largely uncontrolled welding from the position of the weld seam is possible in that the part of the device which remains in the event of shearing is set back slightly compared to the part to be welded to the plastic film.
- the recesses have any cross section. They are either drilled as holes or molded in the device manufacturing process.
- the cross-section is selected so that a minimum cross-sectional weakening of approximately 50% occurs in a device which would have the same strength in relation to the plastic film without the cross-sectional weakening. In the case of stronger devices, a greater minimum cross-sectional weakening results from the recesses according to the invention in a simple ratio calculation.
- Oblique recesses which lead to an approximately conical shape of the remaining rest of the device after shearing off part of the device, facilitate the shearing process.
- a shotcrete layer 2 is first applied to the excavation.
- the devices designated as rondelles 4 are fastened thereon.
- the rondelles 4 have a round shape and are fastened to the rock 1 or the shotcrete layer 2 by means of fastening nails 5.
- a protective layer 3, z. B. made of nonwoven fabric, and then a plastic film 6.
- the plastic film 6 is laid in webs, which are then welded together.
- the rondelles 4 are made of the same material as the plastic film 6. This allows the plastic films to be easily welded to the rondelles 4. Warm-air-producing welding devices are suitable for the welding.
- the welding temperature is preferably between 160 and 200 ° C.
- the tunnel expansion has the shape shown in FIG. 1. Then there is more or less space between the protective layer 3 and the shotcrete layer 2 on the one hand and the plastic film 6 and the protective layer 3 on the other.
- the concrete layer 7 is introduced, the plastic film 6 and the protective layer 3 are finally pressed against the rock eruption 1. This causes the plastic film 6 to stretch between two fastening points 8 each. If the fastening points 8 are subjected to excessive stress, they yield by shearing, further plastic material is used and excessive stress on the plastic film between the two fastening points 8 is excluded.
- Rondelles of FIGS. 3-6 are optionally provided for the expansion according to FIGS. 1 and 2.
- the rondelle 4 has a round shape which is meandering in cross section, the rondelle 4 resting on the protective layer 3 with a foot 11 and with a web 12. At the base 11, the roundel 4 is nailed onto the protective layer 3. For this purpose, there is an opening 13 in the center of the rondelle for the nail.
- a wreath 14 rises above the foot 11 to such an extent that the head of the nail holding the rondelle 4 is covered.
- the wreath 14 is provided close to the base 11 with recesses 15 arranged uniformly distributed over a circumference.
- the recesses 15 in turn have a circular cross section and weaken the cross section of the rondelle 4 by approximately 50%.
- the ring 14 of the rondelle 4 is torn off at 16.
- the shearing or tear-off movement runs in the plane of the plastic film 6.
- the ring 14 welded to the plastic film 6 slides over the base 11, which remains in its original position at the rock eruption.
- the foot 11 surrounds the nail head with a remaining residue 17, so that damage to the plastic film 6 sliding over it is prevented.
- a secure shearing of the ring 14 is z. B. achieved that d if the Rondelle 4 is welded only on the rim 14 outside the plastic film.
- the recesses run as obliquely inclined bores 18.
- the oblique inclination leads to inclined separating surfaces between the torn off rondelle part and the rest. This makes it easier for the torn off rondelle part 14 to slide over the remaining rest 11.
- the recesses 15 at 19 has a notch in the form of a circumferential groove of triangular cross section.
- the notch can also have any cross-section and lie on the underside or on the top of the rondelle 4.
- the notch 19 serves the same purpose as the recess 15.
- the rondelle according to FIG. 5 is formed at 20 in such a way that the rondelle surface lies behind the surface of the collar 14 and consequently does not weld to the plastic film 6, even if the welding machine presses the plastic film 6 against the rondelle in an uncontrolled manner.
- the further difference is that at 21 by settling, i. H. Reduced cross-section, a weakening of the cross-section of the rondelle has occurred, which causes the desired predetermined breaking point.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen einer Kunststofffolie, insbesondere auf einer Tunnelwandung bzw. gewölbt verlaufenden Wänden, wie sie insbesondere im Tunnelbau vorkommen.
- Die Befestigung erfolgt in der Regel punktförmig, d. h. für jede Folie sind gleichmäßig verteilt über der Befestigungsfläche eine Anzahl Befestigungspunkte vorgesehen. Für die eigentliche Befestigung ist eine Vielzahl von Vorrichtungen bekannt, die im wesentlichen aus Platten oder Scheiben unterschiedlicher Formen und Querschnitte bestehen und zumeist mit Nägeln oder Schrauben an der Tunnelwandung befestigt werden. Nach DE-OS 16 58 883 bestehen die Vorrichtungen aus kunststoffbeschichteten Metallplatten. Die darüber verlegte Kunststoffolie wird mittels eines Hochfrequenzfeldes verschweißt, das zwischen der als Hilfselektrode wirkenden Metallplatte und den Stirnseiten der gegen die Folie gepreßten Elektroden erzeugt wird. Bei diesen Vorrichtungen ist von Nachteil, daß die kunststoffbeschichteten Metallplatten einen erheblichen baulichen Aufwand und Materialaufwand erfordern. Weiter hat sich gezeigt, daß eine gleichmäßige Verschweißung zwischen den kunststoffbeschichteten Metallplatten und der Folie nur schwer erzielt werden kann. Das wird auf die im Tunnelbau häufig auftretende Feuchtigkeit und damit verbundene Kriechströme zurückgeführt. Schließlich sind zum Verschweißen der Kunststoffolie. an den der Folienhalterung dienenden Vorrichtungen noch besondere Hochfrequenz-Schweißgeräte erforderlich. Diese besonderen Schweißgeräte sind neben den üblicherweise zum Aneinanderschweißen der Kunststoffbahnen erforderlichen Schweißgeräten zusätzlich erforderlich.
- Aus der DE-OS 1914174 ist eine Vorrichtung bekannt, die Streifen aus thermoplastischem Kunststoff aufweist, mit denen die Kunststoffolie verschweißt wird.
- Bei diesen bekannten Vorrichtungen kommt es immer wieder vor, daß die verschweißte Folie beim Einbringen nachfolgender Ausbauschichten, vor allem beim Einbringen von Beton, zwischen verschiedenen Befestigungspunkten so stark gedehnt wird, daß sie zerreißt. An den Rißstellen bilden sich Leckstellen.
- Dieser Beschädigungsgefahr soll nach der CH-PS 515387 durch eine Kunststoffolie entgegengewirkt werden, die mit Montagelappen versehen ist. Die Folie wird an den Montagelappen befestigt. Zwischen den Lappen und der Kunststoffolie ist eine Sollbruchstelle vorgesehen, so daß eine Zugbeanspruchung der Folie lediglich ein Abscheren der Kunststoffolie von den Montagelappen ohne Beschädigung der Kunststoffolie bewirkt.
- Die Befestigung dieser bekannten Folie ist ausgesprochen umständlich, da zwischen der Folie und der Wand an den Montagelappen mit Werkzeug gearbeitet werden muß.
- Deshalb sind verschiedene andere Vorschläge für Vorrichtungen gemacht worden, die im Fall übermäßiger Beanspruchung der Folie deren Abscheren ohne Beschädigung sicherstellen soll. Dabei geht die DE-PS 2532664 davon aus, daß die Vorrichtung aus einem Material geringerer Festigkeit als die Kunststoffolie besteht. Dadurch entsteht innerhalb der die Kunststoffolie haltenden Vorrichtung eine Sollbruchstelle. Bei Überbeanspruchung reißt die Kunststoffolie mit einem Teil der die Vorrichtung haltenden Vorrichtung ab. Derartige Vorrichtungen haben zwei Nachteile. Der eine Nachteil ist der verhältnismäßig hohe Material- und Arbeitsaufwand zur Herstellung derartiger Vorrichtungen mit innenliegender Sollbruchstelle. Der andere Nachteil liegt im Freiwerden des die Vorrichtung an der Tunnelwand haltenden Nagels oder Schraube. Der nach Abreißen eines Teiles der Vorrichtung hervorragende Nagel- oder Schraubenkopf beschädigt die beim Abscheren über den Schraubenkopf gleitende Kunststofffolie.
- Den letztgenannten Nachteil hat auch eine bekannte Vorrichtung, bei der eine in der Vorrichtung liegende Sollbruchstelle durch parallel zur Tunnelwandung verlaufende Ausnehmungen in der Vorrichtung erzeugt wird.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Beschädigungen zu vermeiden und eine Vorrichtung herzustellen, die einen möglichst geringen Arbeits- und Materialaufwand zur Folge hat.
- Nach der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß quer oder schräg zur Ebene der Tunnelwandung um das Befestigungsmittel der Vorrichtung an der Tunnelwandung herum Ausnehmungen in der Vorrichtung vorgesehen sind und zwischen diesen Ausnehmungen und dem Befestigungsmittel mindestens ein das Befestigungsmittel überdeckender Steg angeordnet ist. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen auf einem Kreis um den z. B. als Befestigungsmittel dienenden Nagel herum angeordnet.
- Bei übermäßiger Beanspruchung der Folien schert der äußere Teil der Vorrichtung ab und ein die Kunststoffolie vor dem Nagelkopf schützender Teil der Vorrichtung bleibt stehen.
- Für ein einwandfreies Abscheren ist es vorteilhaft, wenn sichergestellt ist, daß die Kunststoffolie ausschließlich mit dem abscherenden Teil der Vorrichtung verschweißt wird. Das kann mit Hilfe eines geeigneten Schweißgerätes erreicht werden, welches die Vorrichtung genau erfaßt und in ausreichendem Abstand von dem stehenbleibenden Teil der Vorrichtung eine Schweißnaht legt. Ein von der Lage der Schweißnaht weitgehend unkontrolliertes Verschweißen ist dadurch möglich, daß der im Falle des Abscherens stehenbleibende Teil der Vorrichtung geringfügig gegenüber dem mit der Kunststoffolie zu verschweißenden Teil zurückgesezt ist.
- Die Ausnehmungen haben beliebigen Querschnitt. Sie werden wahlweise als Löcher gebohrt oder beim Herstellungsvorgang der Vorrichtungen eingeformt. Der Querschnitt ist so gewählt, daß eine Mindestquerschnittschwächung von ca. 50 % bei einer Vorrichtung entsteht, die im Verhältnis zur Kunststoffolie ohne die Querschnittschwächung gleiche Festigkeit hätte. Bei stärkeren Vorrichtungen ergibt sich in einfacher Verhältnisrechnung eine größere Mindestquerschnittsschwächung durch die erfindungsgemäßen Ausnehmungen.
- Schräg verlaufende Ausnehmungen, die nach Abscheren eines Teils der Vorrichtung zu einer etwa kegeligen Form des verbleibenden Restes der Vorrichtung führen, erleichtern den Abschervorgang.
- In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
- Fig. 1 und 2 eine Tunnelwand mit Kunststoffolie und nachfolgend aufzubringender Spritzbetonschicht
- Fig. 3 und 4 verschiedene Formen erfindungsgemäßer Vorrichtungen.
- Beim Herstellen einer Tunnelröhre wird zunächst auf den Ausbruch eine Spritzbetonschicht 2 aufgebracht. Darauf werden die als Rondellen 4 bezeichneten Vorrichtungen befestigt. Die Rondellen 4 besitzen eine runde Form und sind mit Hilfe von Befestigungsnägeln 5 am Gebirge 1 bzw. der Spritzbetonschicht 2 befestigt. Auf die Spritzbetonschicht 2 wird zunächst eine Schutzschicht 3, z. B. aus Faservlies, aufgebracht und danach eine Kunststoffolie 6. Die Kunststoffolie 6 wird in Bahnen verlegt, die danach miteinander verschweißt werden.
- Die Rondellen 4 bestehen aus dem gleichen Material wie die Kunststoffolie 6. Das erlaubt eine problemlose Verschweißung der Kunststoffolien mit den Rondellen 4. Zur Verschweißung eignen sich warmlufterzeugende Schweißgeräte. Die Schweißtemperatur liegt vorzugsweise zwischen 160 und 200 °C.
- Nach Montage der Kunststoffolie 6 hat der Tunnelausbau die in Fig. 1 dargestellte Form. Dann befindet sich mehr oder weniger viel Hohlraum zwischen der Schutzschicht 3 und der Spritzbetonschicht 2 einerseits und der Kunststoffolie 6 und der Schutzschicht 3 andererseits. Beim Einbringen der Betonschicht 7 werden die Kunststoffolie 6 und die Schutzschicht 3 schließend an den Gebirgsausbruch 1 angepreßt. Das bewirkt eine Dehnung der Kunststoffolie 6 zwischen jeweils 2 Befestigungsstellen 8. Bei übermäßiger Belastung der Befestigungsstellen 8 geben diese durch Abscheren nach, weiteres Kunststoffmaterial wird herangezogen und eine übermäßige Beanspruchung der Kunststoffolie zwischen den beiden Befestigungsstellen 8 ausgeschlossen.
- Für den Ausbau nach Fig. 1 und 2 sind wahlweise Rondellen der Fig. 3 - 6 vorgesehen.
- Nach Fig. 3 hat die Rondelle 4 eine runde Form, die im Querschnitt meanderförmig ausgebildet ist, wobei die Rondelle 4 mit einem Fuß 11 und mit einem Steg 12 auf der Schutzschicht 3 aufliegt. Am Fuß 11 wird die Rondelle 4 auf die Schutzschicht 3 aufgenagelt. Dazu befindet sich mittig in der Rondelle eine Öffnung 13 für den Nagel.
- Über dem Fuß 11 erhebt sich ein Kranz 14 so weit, daß der Kopf des die Rondelle 4 haltenden Nagels überdeckt wird.
- Dicht am Fuß 11 ist der Kranz 14 mit gleichmäßig verteilt auf einem Kreisumfang angeordneten Ausnehmungen 15 versehen. Die Ausnehmungen 15 haben ihrerseits kreisförmigen Querschnitt und schwächen den Querschnitt der Rondelle 4 etwa um 50 %. Bei gleichem Material wie die Kunststofffolie 6 und etwa eineinhalbfacher Dicke d wie die Kunststoffolie 6 ergibt sich eine Sollbruchstelle an der Rondelle 4 im Bereich der Ausnehmungen 15.
- Bei übermäßiger Belastung der Kunststoffolie 6 wird der Kranz 14 der Rondelle 4 bei 16 abgerissen. Die Scher- bzw. Abreißbewegung verläuft in der Ebene der Kunststoffolie 6. Beim Abscheren schiebt sich der mit der Kunststoffolie 6 verschweißte Kranz 14 über den Fuß 11, der in seiner ursprünglichen Lage am Gebirgsausbruch verbleibt. Zugleich umgibt der Fuß 11 mit einem verbleibenden Rest 17 schützend den Nagelkopf, so daß eine Beschädigung der darübergleitenden Kunststoffolie 6 verhindert wird.
- Ein gesichertes Abscheren des Kranzes 14 wird z. B. dadurch erreicht, daß die Rondelle 4 ausschließlich am Kranz 14 außerhalb der Kunststoffolie verschweißt ist.
- Nach Fig. 4 verlaufen die Ausnehmungen als schräg geneigte Bohrungen 18. Die schräge Neigung führt zu schrägen Trennflächen zwischen dem abgerissenen Rondellenteil und dem verbleibenden Rest. Das erleichtert dem abgerissenen Rondellenteil 14, über den verbleibenden Rest 11 zu gleiten.
- Die Rondelle nach Fig. 5 besitzt anstelle der Ausnehmungen 15 bei 19 eine Einkerbung in Form einer umlaufenden Nut dreieckförmigen Querschnitts. Die Einkerbung kann aber auch beliebigen Querschnitt aufweisen und an der Unterseite oder an der Oberseite der Rondelle 4 liegen. Die Einkerbung 19 erfüllt den gleichen Zweck wie die Ausnehmung 15.
- Die Rondelle nach Fig. 6 unterscheidet sich von den übrigen Rondellen in zweifacher Hinsicht. Zunächst ist die Rondelle nach Fig. 5 bei 20 so ausgebildet, daß die Rondellenoberfläche gegenüber der Oberfläche des Kranzes 14 zurückliegt und infolgedessen nicht mit der Kunststofffolie 6 verschweißt, auch dann, wenn das Schweißgerät unkontrolliert die Kunststoffolie 6 gegen die Rondelle drückt.
- Der weitere Unterschied besteht darin, daß bei 21 durch Absetzen, d. h. Querschnittsverminderung, eine Querschnittsschwächung der Rondelle entstan- 'den ist, die die gewünschte Sollbruchstelle bewirkt.
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