EP0224048A2 - Verbundplattenelement für Spurbahnen und Verfahren zu dessen Verlegung - Google Patents

Verbundplattenelement für Spurbahnen und Verfahren zu dessen Verlegung Download PDF

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EP0224048A2
EP0224048A2 EP86114827A EP86114827A EP0224048A2 EP 0224048 A2 EP0224048 A2 EP 0224048A2 EP 86114827 A EP86114827 A EP 86114827A EP 86114827 A EP86114827 A EP 86114827A EP 0224048 A2 EP0224048 A2 EP 0224048A2
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EP
European Patent Office
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track
cross
tongue
elements
groove
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EP0224048B1 (de
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Otto Dipl.-Ing. Schul
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Joh Chr Ruhl Bauunternehmung GmbH
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Joh Chr Ruhl Bauunternehmung GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C5/00—Pavings made of prefabricated single units
    • E01C5/06—Pavings made of prefabricated single units made of units with cement or like binders
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C9/00—Special pavings; Pavings for special parts of roads or airfields
    • E01C9/02—Wheel tracks
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C2201/00—Paving elements
    • E01C2201/12—Paving elements vertically interlocking

Definitions

  • the invention relates to a composite panel element, in particular made of concrete, for gauge tracks.
  • Track lanes often replace wide, massive lanes. Due to their smaller width, the environment is less severed and thus less influenced by the environment.
  • Gauge railways replace the functionally necessary part of a solid roadway without having its disadvantages. They are mainly used for agricultural roads. You can use it as a single or double track, but also for pedestrian paths, bike paths and the like. to be used.
  • the track is produced from individual composite panel elements which are placed against one another with their abutting surfaces. Because of the butt joint, the elements can be moved tangentially along the butt joint to achieve a gradual change in direction of the track. The abutting surfaces can be provided with a ridge. These composite panels must also be laid on a firm underbed. Because if the subsoil yields elastically and there is a change in the inclination of adjacent plates when there is a traffic load, the tongue and groove of the ridge fill will be excessively stressed.
  • the invention has for its object to provide a composite panel element that can be laid on an elastic bedding and thereby a transfer of larger vertical forces to the adjacent elements enabled without overloading the butt joint construction.
  • a composite panel element with the following features: a) the abutting surfaces running transversely to the track direction have a curvature to form essentially circular-arc joint joints, b) the convex abutting surface has a groove and the concave abutting surface has a tongue, c) the cross-sectional boundaries of tongue and groove are arc-shaped in a force transmission area, so that in the butt joint between adjacent, similar elements laid in a composite on an elastic bedding there is an elastic clamping, which increases the inclination difference between the neighboring elements as the forces to be transmitted increase allows.
  • the elastic clamping which can be achieved with the aid of the arcuate cross-sectional boundaries permits a relative movement of tongue and groove while maintaining the clamping torque and the transfer of part of the traffic forces from the loaded element to the adjacent element, so that the traffic forces over a track section which is longer than one element , are transferred to the elastic bedding. If, in the case of large traffic forces, the loaded element sinks more into the elastic bedding, the neighboring element can follow this movement, even if the difference in inclination between the two elements is increased. Because of the arcuate cross-sectional limits of tongue and groove, it is ensured that the clamping forces are reliably transmitted even in the new relative position of tongue and groove. If the traffic load ends, the elements automatically return to their starting position under the influence of the elastic bedding.
  • the cross-sectional boundaries have a component in the direction of the track that has the value 0 in a line of symmetry and increases continuously on both sides, it is ensured that as the vertical forces to be transmitted via the butt joint increase, the interacting surface areas of tongue and groove become an increasingly larger component Have track direction, so the forces can be transferred well.
  • the loaded element When the loaded element is moved out of the track level, it simultaneously exerts axial spreading forces on the two neighboring elements. The result is a resultant force with an axial component, through which the compressive strength of the concrete can be exploited during power transmission.
  • the spreading forces also contribute to the provision in the event of relief.
  • the arches of the cross-sectional boundaries can have different shapes, in particular the shape of conic sections.
  • a particularly simple embodiment uses circular cross-sectional boundaries.
  • Computer calculation can be used to specify optimal shapes which are suitable for particularly large inclination differences between the adjacent elements.
  • the cross-sectional boundaries advantageously have a transition section with opposite curvature on both sides of the force transmission region.
  • the rib is better connected to the element and is able to transmit greater forces.
  • the radius of curvature of the abutting surface should be 0.5 to 2 times the width of the element and should preferably be approximately equal to this width. If the radius of curvature is much larger, the clamping is transferred to a joint. With a much smaller radius of curvature, rigid clamping results.
  • the approximately circular arc-shaped part of the cross-sectional boundary has a radius which is approximately equal to half the height of the segment formed by the abutting surface.
  • the radii of curvature of the cross-sectional boundaries of tongue and groove in the force transmission area should be as equal as possible to one another and should not differ from one another by more than 3 mm. This gives a good fit on all inclinations.
  • a method for laying the composite panel elements according to the invention is characterized in that a further element is deposited from the track path already laid and then against the front end of the track web is pressed. As a result, the tongue and groove are brought into the desired rest position, to which they should return after the power transmission has ended.
  • a joint filler can be introduced before pressing.
  • Such an agent for example bitumen, does not hinder clamping and power transmission, but ensures that the joints are closed to the outside.
  • a tensioning device is attached on the one hand to the further element and on the other hand to the track path beyond the last installed element. This ensures that the further element is brought into the desired end position because the weight of at least two elements serves as counterforce.
  • the composite panel element 11 illustrated in connection with the figures consists of unreinforced concrete. It has a side length L, a width B and a height h.
  • One abutment surface 12 is convex, the other abutment surface l3 is concave, the radius of curvature is R.
  • the abutment surface 13 is provided with a spring 14, the abutment surface 12 with a groove 15.
  • the spring has an arcuate cross-sectional boundary 16, the groove has an arcuate cross-sectional boundary 17.
  • two composite panel elements 1 are put together with their abutting surfaces, they form, as shown in FIG. 2, a track S, whereby elastic joints 9 result in the butt joints 18, which exert a clamping or bending moment, a vertical force and a torsional moment on the neighboring elements 11a and 11b are able to transmit.
  • the composite panel elements lie on an elastic bedding 10, preferably directly on the existing earth level. If, for example, a wheel load P R rests on the element 11, then the elastic ground forces E not only have to bear the weight G of the plates, but also have to absorb this wheel load P R.
  • the cross-sectional boundary 16 of the tongue 14 has a radius r F and the cross-sectional boundary 17 of the groove 15 has a radius r N.
  • the radius r F1 being provided for the tongue and the radius r N1 being provided for the groove.
  • the cross sections considered here are each radial to the abutting surface 12 or l3.
  • the radii r F and r N of the cross-sectional boundaries of the tongue and groove are equal to one another in the force transmission region K, while the transition radii r F1 and r N differ from one another.
  • the radii r F and r N correspond approximately to half the penetration depth f.
  • Penetration depth f 110 mm.
  • the two arcuate cross-sectional boundaries 16 and 17 have a vertex in the middle, where the surfaces extend in the height direction of the elements. On both sides there is a component in the direction of the track, which increases towards the surfaces of the elements.
  • the cross-sections of tongue and groove are adapted to the concrete-specific strength properties taking into account the load parameters so that the joint construction can transmit the desired forces and moments.
  • FIG. 6 shows a track path S in plan view, which ends with the elements 11c and 11d. From this end of the track, the further element 11e has been deposited on an undisturbed formation with the help of a laying device. After a joint material has been filled into the butt joint 18, a tensioning device is used which is fastened to the element 11c in the region 21 and on the other hand abuts the element 11e in the region 22. By tightening this jig, member 11e is pulled close to the abutting surface of member 11d. Since only the weight of one element 11e has to be moved, but the weight of two elements 11c and 11d form the abutment in the opposite direction, no other anchoring is required.
  • the element 11e laid in this way takes over its full function in the bond and is immediately resilient with its elastic clamping and its shear and bending tensile properties.
  • a laying device and an element delivery vehicle can move on the track as construction progresses. After completing the backfill work, the track can then be handed over to traffic immediately.
  • Fig. 6 also shows that the individual elements are each offset tangentially from each other. In this way, a curved track can also be produced without that the static conditions in the butt joints 18 change significantly.

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Abstract

Ein Verbundplattenelement (11) für Spurbahnen weist gekrümmte Stoßflächen (12, l3) zur Bildung von im wesentlichen kreisbogenförmigen Stoßfugen auf. Die konvexe Stoßfuge trägt eine Nut (15) und die konkave eine Feder (14). Deren Querschnittsbegrenzungen sind derart bogenförmig, daß sich in der Stoßfuge zwischen benachbarten, gleichartigen, im Verbund auf einer elastischen Bettung verlegten Elementen (11) eine elastische Einspannung ergibt, die eine mit Zunahme der zu übertragenden Kräfte zunehmende Neigungsdifferenz zwischen den benachbarten Elementen zuläßt. Insbesondere können die Querschnittsbegrenzungen etwa kreisbogenförmig sein. Auf diese Weise lassen sich bei Verlegung auf einer elastischen Bettung die auf ein Element wirkenden Verkehrskräfte zum Teil auf benachbarte Elemente übertragen und auf die Bettung ableiten. Ein Verfahren zur Verlegung dieser Verbundplattenelemente besteht darin, daß vom bereits verlegten Spurweg aus ein weiteres Element abgelegt und dann gegen das stirnseitige Ende des Spurwegs gepreßt wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbundplattenele­ment, insbesondere aus Beton, für Spurbahnen.
  • Spurbahnen ersetzen vielfach breite, massive Fahrbah­nen. Durch ihre geringere Breitenausdehnung wird die Umgebung weniger stark durchtrennt und dadurch in gerin­gerem Maße ökologisch beeinflußt. Spurbahnen ersetzen den funktionsnotwendigen Anteil einer massiven Fahrbahn, ohne deren Nachteile zu besitzen. Sie werden hauptsäch­lich für landwirtschaftliche Wirtschaftswege eingesetzt. Sie können als Einzel- oder Doppelspur aber auch für Fußgängerpfade, Radfahrwege u.dgl. benutzt werden.
  • Bisher sind solche Spurbahnen durch Betonstraßenferti­ger an Ort und Stelle gegossen worden. Dies ist aufwen­dig. Die Qualität hängt von verschiedenen Bedingungen (örtliche Verhältnisse, Witterungseinflüsse u.dgl.) ab. Als Bettung benötigt man einen Unterbau mit hoher Schichtstärke und auf ganzer Breite, was zusätzlichen Aufwand erfordert und die ökologischen Verhältnisse verschlechtert.
  • Bei einem bekannten Verbundplattenelement (DE-GM 18 78 043) der eingangs beschriebenen Art wird die Spurbahn aus einzelnen Verbundplattenelementen hergestellt, die mit ihren Stoßflächen aneinandergelegt werden. Wegen der kreisbogenförmig ausgeführten Stoßfuge können die Elemente längs der Stoßfuge tangential verschoben werden, um eine allmähliche Richtungsänderung der Spurbahn zu erzielen. Die Stoßflächen können mit einer Gratspundung versehen sein. Auch diese Verbundplatten müssen auf einem festen Unterbett verlegt werden. Denn wenn der Untergrund elastisch nachgibt und daher bei einer Ver­kehrsbelastung eine Neigungsänderung benachbarter Platten erfolgt, werden Nut und Feder der Gratspundung übermäßig beansprucht.
  • Es ist ferner eine Uferdeckung u.dgl. aus allseitig mit Nut und Feder ineinandergreifenden rechteckigen Platten bekannt (DE-PS 159 689), bei denen die Quer­schnitte der gradlinig verlaufenden Nut und Feder durch einen Kreisbogen begrenzt sind. Auf diese Weise entsteht zwischen den Platten ein Gelenk.
  • Es ist auch schon bekannt (DE-OS 34 42 330), bei einem Verbundplattenelement mit kreisbogenförmig ausgeführter Stoßfläche eine Feder an der konvexen Stoßfläche und eine Nut an der konkaven Stoßfläche vorzusehen, wobei die Querschnittsbegrenzungen von Nut und Feder bogenför­mig sind. Hiermit läßt sich bereits in einem gewissen Maß eine elastische Einspannung zwischen benachbarten, gleichartigen, im Verbund auf einer elastischen Bettung verlegten Elementen erzielen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbund­plattenelement anzugeben, das auf einer elastischen Bettung verlegt werden kann und dabei eine Übertragung von größeren Vertikalkräften auf das benachbarte Elemente ohne Überlastung der Stoßfugenkonstruktion ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verbundplattenelement mit den folgenden Merkmalen: a) die quer zur Spurrichtung verlaufenden Stoßflächen weisen zur Bildung von im we­sentlichen kreisbogenförmigen Stoßfugen eine Krümmung auf, b) die konvexe Stoßfläche weist eine Nut und die konkave Stoßfläche eine Feder auf, c) die Querschnitts­begrenzungen von Nut und Feder sind in einem Kraftüber­tragungsbereich bogenförmig, derart daß sich in der Stoßfuge zwischen benachbarten, gleichartigen, im Verbund auf einer elastischen Bettung verlegten Elementen eine elastische Einspannung ergibt, die eine mit Zunahme der zu übertragenden Kräfte zunehmende Neigungsdifferenz zwischen den benachbarten Elementen zuläßt.
  • Die mit Hilfe der bogenförmigen Querschnittsbegrenzungen erzielbare elastische Einspannung erlaubt eine Relativ­bewegung von Nut und Feder unter Aufrechterhaltung des Einspannmoments und der Übertragung eines Teils der Verkehrskräfte von dem belasteten Element auf das benach­barte Element, so daß die Verkehrskräfte über einen Spurbahnabschnitt, der länger als ein Element ist, auf die elastische Bettung übertragen werden. Wenn bei großen Verkehrskräften das belastete Element stärker in die elastische Bettung einsinkt, kann das benachbarte Element dieser Bewegung folgen, auch wenn hierbei die Neigungs­differenz zwischen den beiden Elementen vergrößert wird. Denn infolge der bogenförmigen Querschnittsbegrenzun­gen von Nut und Feder ist dafür gesorgt, daß auch in der neuen Relativlage von Nut und Feder die Ein­spannkräfte sicher übertragen werden. Endet die Verkehrs­belastung, kehren die Elemente unter dem Einfluß der elastischen Bettung selbsttätig in ihre Ausgangslage zurück. Wegen der speziellen Zuordnung der Nut zur kon­vexen Stoßfläche und der Feder zur konkaven Stoßfläche ergibt sich ein günstiger Abstand der imaginären Dreh­achse des Einspannmoments von den extrem liegenden Kraft­abgriffsbereichen. Auf diesem Grund und wegen der ela­stischen Bewegbarkeit ist bei sehr hohen Vertikalkräften keine Überlastung der die Stoßfuge bildenden Teile mög­lich. Mit bogenförmigen Querschnittsbegrenzungen ist es auch möglich, eine Kraftübertragung über die ganze Länge oder einen wesentlichen Teil der Länge von Nut und Feder vorzunehmen sowie statt eines Linienkontakts einen streifenförmigen Flächenkontakt vorzusehen.
  • Wenn die Querschnittsbegrenzungen eine Komponente in Spurrichtung aufweisen, die in einer Symmetrielinie den Wert 0 hat und nach beiden Seiten hin kontinuierlich zunimmt, ist gewährleistet, daß mit Zunahme der über die Stoßfuge zu übertragenen Vertikalkräfte die zusammen­wirkenden Oberflächenbereiche von Nut und Feder eine zunehmend größere Komponente in Spurrichtung haben, die Kräfte also gut übertragen werden können. Wenn das belastete Element aus der Spurbahnebene herausbewegt wird, übt es gleichzeitig axiale Spreizkräfte auf die beiden Nachbarelemente aus. Es ergibt sich eine resul­tierende Kraft mit einer axialen Komponente, durch welche die Druckfestigkeit des Betons bei der Kraftübertragung ausgenutzt werden kann. Auch tragen die Spreizkräfte zur Rückstellung bei Entlastung bei.
  • Die Bögen der Querschnittsbegrenzungen können ver­schiedene Formen haben, insbesondere die Form von Kegel­schnitten. Eine besonders einfache Ausgestaltung verwen­det etwa kreisbogenförmige Querschnittsbegrenzungen. Durch Computerberechnung lassen sich optimale Formen angeben, die für besonders große Neigungsdifferenzen zwischen den benachbarten Elementen geeignet sind.
  • Mit Vorteil weisen die Querschnittsbegrenzungen zu beiden Seiten des Kraftübertragungsbereichds einen Übergangs­abschnitt mit entgegengesetzter Krümmung auf. Hierdurch wird die Rippe besser mit dem Element verbunden und vermag größere Kräfte zu übertragen.
  • Der Krümmungsradius der Stoßfläche sollte das 0,5 bis 2-fache der Breite des Elements betragen und vorzugsweise etwa gleich dieser Breite sein. Bei wesentlich größerem Krümmungsradius geht die Einspannung in ein Gelenk über. Bei wesentlich kleinerem Krümmungsradius ergibt sich eine starre Einspannung.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß der etwa kreisbogenförmige Teil der Querschnittsbe­grenzung einen Radius hat, der annähernd gleich der Hälfte der Höhe des durch die Stoßfläche gebildeten Segments ist. Bei dieser Bemessung ist trotz der einfa­chen Kreisbogenform eine gute Einspannung bei unter­schiedlichen Neigungsdifferenzen erzielbar.
  • Des weiteren sollten die Krümmungsradien der Quer­schnittsbegrenzungen von Nut und Feder im Kraftüber­tragungsbereich einander möglichst gleich sein und sich um nicht mehr als 3 mm voneinander unterscheiden. Dies ergibt eine gute Passung bei allen Neigungslagen.
  • Die Ausgestaltung macht es sogar möglich, die Elemen­te ohne Unterbau auf vorhandenem Erdplanum zu verlegen. Obwohl dieses Erdplanum im Vergleich zu einem besonderen Unterbau eine hohe Elastizität hat, werden die Verkehrs­kräfte im Verbund sicher auf die Bettung übertragung.
  • Ein Verfahren zum Verlegen der erfindungsgemäßen Verbund­plattenelemente ist dadurch gekennzeichnet, daß von der bereits verlegten Spurbahn aus ein weiteres Element abgelegt und dann gegen das stirnseitige Ende der Spur­ bahn gepreßt wird. Hierdurch werden Nut und Feder in die gewünschte Ruhelage gebracht, in die sie jeweils nach Beendigung der Kraftübertragung wieder zurückkehren sollen.
  • Vor dem Pressen kann ein Fugenfüllmittel eingebracht werden. Ein solches Mittel, beispielsweise Bitumen, behindert die Einspannung und die Kraftübertragung nicht, stellt aber sicher, daß die Fugen nach außen hin abge­schlossen sind.
  • Besonders günstig ist es, daß eine Spannvorrichtung einerseits an dem weiteren Element und andererseits an der Spurbahn jenseits des letztverlegten Elements angesetzt wird. Hierbei ist sichergestellt, daß das weitere Element in die gewünschte Endlage gebracht wird, weil als Gegenkraft das Gewicht zumindest zweier Elemente dient.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargetellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbundplattenelements,
    • Fig. 2 eine schematische Darstellung des Kraftverhält­nisses bei einer Spurbahn mit den erfindungsge­mäßen Verbundplattenelementen,
    • Fig. 3 die Elemente der Fig. 1 in räumlicher Darstellung,
    • Fig. 4 schematisch eine Draufsicht auf die von den Ele­menten der Fig. 3 gebildete Stoßfuge,
    • Fig. 5 einen Längsmittelschnitt durch die Stoßfuge der Fig. 4 und
    • Fig. 6 eine Draufsicht auf eine verlegte Spurbahn.
  • Das im Zusammenhang mit den Figuren veranschaulichte Verbundplattenelement 11 besteht aus unbewehrtem Beton. Es hat eine Seitenlänge L, eine Breite B und eine Höhe h. Die eine Stoßfläche 12 ist konvex, die andere Stoß­fläche l3 konkav gekrümmt, der Krümmungsradius beträgt R. Die Stoßfläche 13 ist mit einer Feder 14, die Stoß­fläche 12 mit einer Nut 15 versehen. Die Feder hat eine bogenförmige Querschnittsbegrenzung 16, die Nut eine bogenförmige Querschnittsbegrenzung 17.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel waren die folgenden Werte vorgesehen:

    Länge L = 1,60 m
    Breite B = 0,80 m
    Höhe h = 0,14 m
    Radius R = 0,80 m
    Betongüte B = 25
    Belastung = SLW 12 to
  • Wenn man zwei Verbundplattenelemente 1 mit ihren Stoß­flächen aneinandersetzt, bilden sie, wie Fig. 2 zeigt, eine Spurbahn S, wobei sich in den Stoßfugen 18 elasti­sche Einspannungen 9 ergeben, die ein Einspann- oder Biegemoment, eine Vertikalkraft und ein Torsionsmoment auf die Nachbarelemente 11a und 11b zu übertragen vermö­gen. Die Verbundplattenelemente liegen auf einer elasti­schen Bettung 10, vorzugsweise unmittelbar auf dem vor­handenen Erdplanum. Wenn daher beispielsweise auf dem Element 11 eine Radlast PR ruht, dann haben die elasti­schen Bodenkräfte E nicht nur das Gewicht G der Platten zu tragen, sondern außerdem diese Radlast PR aufzunehmen. Hiervon wird ein wesentlicher Anteil P vom Element 11 direkt auf die elastische Bettung 10 übertragen, während die verbleibenden Verkehrskräfte als Kraft P₁ auf das Nachbarelement 11a und als Kraft P₂ auf das Nachbarele­ment 11b übertragen werden, die dann die Kräfte weiter in die Bettung 10 ableiten. Infolgedessen verteilt sich die Radlast PR auf mehr als ein Verbundplattenelement. Entsprechend gering ist die Verlagerung des belasteten Elements 11. Die gleichen Verhältnisse gelten für die Radlast P′R, die mit dem Anteil P′o das zugehörige Ele­ment und mit den Anteilen P₃ und P₄ die Nachbarelemente belastet.
  • Wie die Fig. 3 bis 5 zeigen, wird eine Stoßfuge 18 aus der konkaven Stoßfläche 13 des Elements 11 und der kon­vexen Stoßfläche 12 des Elements lla gebildet, wobei die Feder 14 in die Nut 15 eintritt. Im Kraftüber­tragungsbereich K hat die Querschnittsbegrenzung 16 der Feder 14 einen Radius rF und die Quer­schnittsbegrenzung 17 der Nut 15 einen Radius rN. Zu beiden Seiten befindet sich ein Übergangsabschnitt mit entgegengesetzter Krümmung, wobei für die Feder der Radius rF1 und für die Nut der Radius rN1 vorgesehen ist. Die hier betrachteten Querschnitte liegen jeweils radial zur Stoßfläche 12 bzw. l3.
  • Wenn die Stoßfuge geschlossen wird, ergibt sich eine axiale Überlappung von Nut und Feder nicht nur, weil die Feder in den Nutquerschnitt eingreift, sondern auch dadurch, daß wegen der Krümmung der Stoßfugen 2 und 3 eine Eindringtiefe f, die der Höhe des durch die Stoß­fläche gebildeten Segments entspricht, vorhanden ist (Fig. 1).
  • Die Radien rF und rN der Querschnittsbegrenzungen von Feder und Nut sind im Kraftübertragungsbereich K einander gleich, während die Übergangsradien rF1 und rN sich voneinander unterscheiden. Die Radien rF und rN entspre­chen etwa der halben Eindringtiefe f. Bei einem Element 11 mit den genannten Außenabmessungen ergibt sich eine Eindringtiefe f = 110 mm. Hierfür wurden die Radien von rF und rN = 53,6 mm als günstig festgestellt, während die Übergangsradien rF1 = 35 mm und rN1 = 39 mm betrugen. Bei diesen Abmessungen hat sich auch eine Höhe h = 0,16 m als vorteilhaft erwiesen. Zum Verständnis der Funk­tionsweise sei speziell auf die Fig. 4 und 5 verwiesen.
  • Im Druckübertragungsbereich K haben die beiden bogen­förmigen Querschnittsbegrenzungen 16 und 17 in der Mitte einen Scheitel, wo sich die Flächen in Höhenrichtung der Elemente erstrecken. Nach beiden Seiten hin tritt eine Komponente in Spurrichtung hinzu, die zu den Ober­flächen der Elemente hin zunimmt.
  • Beim Verlegen der Elemente wird dafür gesorgt, daß Nut und Feder mit möglichst geringem Spiel aneinander liegen. Im optimalen Fall besteht dann eine Linien- oder vorzugs­weise flächige Berührung im Bereich der Scheitel von Nut und Feder. Die extremen Bereiche U₁ und U₂ sind in Fig. 5 eingetragen. Wird nun das Element 11 durch eine Radlast PR belastet, wird es gegen die elastische Bodenkraft E nach unten gedrückt. Die hierbei auf das Element 11a übertragene Vertikalkraft PV führt zu einer Mitnahme des Elements 11a, wobei die bislang miteinander fluchtenden Oberflächen der beiden Elemente 11 und 11a nunmehr eine Neigungsdifferenz aufweisen. Dies hat zur Folge, daß das Element 11, das an seiner anderen Stoßfuge abgestützt ist, eine gewisse Spreizwirkung ausübt, die zu einer Horizontalkraft PH führt. Die resultierende Kraft PZ2 wirkt nunmehr in einem Bereich U′₂, die sich gegenüber dem Bereich U₂ nach unten verlagert hat. Gleichzeitig ist auch der Kraftangriffsbereich U₁ an die Stelle U′₁ nach oben gewandert, wo die resultierende Kraft PZ1 wirkt. Je stärker die zu übertragenden Kräfte, umso mehr verlagert sich der Bereich U in Gebiete mit zunehmender Komponente in Spurrichtung, wo Verti­kalkraftkomponenten besonders gut durch die Druckfestig­ keit des Betons aufgenommen werden können. In Fig. 5 sind schematisch Druckkeilbereiche D₁ und D₂ angegeben, welche diese Verhältnisse verdeutlichen sollen.
  • Die Querschnitte von Nut und Feder sind unter Berück­sichtigung der Belastungsparameter so an die beton­spezifischen Festigkeitseigenschaften angepaßt, daß die Fugenkonstruktion die gewünschten Kräfte und Momente übertragen kann.
  • Die Vertikalkomponenten der resultierenden Kräfte PZ1 und PZ2 erzeugen ein Moment um eine imaginäre Drehachse 20, das sogenannte Einspannmoment. Es wird daher auch ein solches Drehmoment auf das Element 11a übertragen, was zur Folge hat, das sich die übertragene Vertikalkraft nicht nur im Bereich der Stoßfuge 18 sondern auch über die Länge des Elements 11a verteilt auf die elastische Bettung 10 übertragen läßt. Dieses Einspannmoment ist bei jeder Neigungsdifferenz der Elemente vorhanden und wächst mit zunehmender Neigungsdifferenz an.
  • Bei Fortfall der Verkehrslast kehren die Elemente unter dem Einfluß der Elastitzität der Bettung 10 in die ver­anschaulichte Ruhestellung zurück.
  • In Fig. 4 sind die Kraftangriffsstellen U′₁ und U′₂ an den Extrempunkten des Spaltes 18 veranschaulicht. In der Praxis werden die Kräfte aber auch zwischen diesen Extrempunkten übertragen, wobei der Höhenabstand von der durch U₁ und U₂ definierten Mittelebene zur Drehach­se 20 hin kleiner wird. Es ergeben sich daher die in einer Richtung drehenden Kraftübertragungsflächen F₁ und und die in der anderen Richtung drehenden Kraftüber­tragungsflächen F₂.
  • Bei der Herstellung genügt es, den bogenförmigen Quer­schnittsbegrenzungen 16 und 17 eine Form zu geben, die den optimalen Bedingungen der elastischen Einspannung nur angenähert entspricht. Einerseits reicht dies für viele Anwendungszwecke schon aus. Und andererseits er­folgt durch die gegenseitige Bewegung der Elemente an denjenigen Stellen, die zu stark belastet sein sollten, eine Reibungsabnutzung, durch die sich die optimale Form im Laufe der Zeit von selbst ergibt.
  • Fig. 6 zeigt in Draufsicht einen Spurweg S, der mit den Elementen 11c und 11d endet. Von diesem Ende der Spurbahn ist mit Hilfe eines Verlegegeräts das weitere Element 11e auf ungestörtem Planum abgelegt worden. Nach Einfüllen eines Fugenmaterials in die Stoßfuge 18 wird eine Spannvorrichtung eingesetzt, die einmal im Bereich 21 an dem Element 11c befestigt wird und andererseits im Bereich 22 an dem Element 11e anliegt. Durch Anziehen dieser Spannvorrichtung wird das Element 11e dicht an die Stoßfläche des Elements 11d gezogen. Da hierbei lediglich das Gewicht eines Elements 11e bewegt werden muß, in Gegenrichtung aber das Gewicht zweier Elemente 11c und 11d das Widerlager bilden, be­nötigt man keine sonstigen Verankerungen.
  • Das so verlegte Element 11e übernimmt im Verbund sofort seine volle Funktion und ist mit seiner elasischen Ein­spannung und seinen Scher- und Biegezugfestigkeiteigen­schaften sofort belastbar. Beispielsweise kann ein Ver­legegerät und ein Elementanlieferungsfahrzeug sich im Baufortschritt auf der Spurbahn bewegen. Nach Abschluß der Verfüllungsarbeiten kann dann die Spurbahn sofort dem Verkehr übergeben werden.
  • Fig. 6 zeigt ferner, daß die einzelnen Elemente jeweils tangential gegeneinander versetzt sind. Auf diese Weise läßt sich auch eine gebogene Spurbahn herstellen, ohne daß die statischen Verhältnisse in den Stoßfugen 18 sich maßgebend ändern.
  • Die in Fig. 6 angegebenen Formel für die seitliche Ver­setzung, die Einspanntiefe f und den Krümmungsradius der Spurbahn bedürfen keiner näheren Erklärung.
  • Gegenüber einer Spurbahnherstellung an Ort und Stelle ergeben sich zumindest die folgenden Vorteile:
    • 1. Die Herstellung der Spurbahnelements wird durch Her­stellung im Fertigteilwerk witterungsunabhängig und besser organisierbar.
    • 2. Der zum örtlichen Einbau notwendige Unterbau wird überflüssig und kann eingespart werden.
    • 3. Fugenausbildung und Fugenfunktion sind durch die maschinelle Herstellung im Werk stets einwandfrei und optimal (sonst Handeinbau der Fugen).
    • 4. Durch außergewöhnliche Einflüsse (Manöverschäden) zerstörte Teile sind leicht an Ort und Stelle aus­wechselbar.
    • 5. Betonqualität und Oberflächenvergütung bzw. -ver­änderungen sind jederzeit zum Erreichen bestimmter Teilzwecke maschinell im Werk herstellbar (Struktur, Farbe, Betonfestigkeit etc.).
    • 6. Eine Belastung der Umwelt durch den Abbindevorgang des Betons an Ort und Stelle ist ausgeschlossen.
    • 7. Veränderungen der Trasse in Linienführung und Gradient sind durch Umbau möglich, Abbruch und Beseitigung der Betontrümmer sind in einem solchen Fall nicht notwendig.
  • Insgesamt ist daher eine Spurbahnherstellung unter Ver­wendung eines einzigen Betonfertigteils in Verbund­bauweise ohne zusätzlichen Unterbau möglich. Die Elemente können unbewehrt oder mit einer Stahleinlage bewehrt hergestellt werden. Oft genügt es, die Bewehrung auf den Bereich der Stoßfuge zu beschränken.

Claims (12)

1. Verbundplattenelement, insbesondere aus Beton, für Spurbahnen, mit den folgenden Merkmalen:
a) die quer zur Spurrichtung verlaufenden Stoßflächen weisen zur Bildung von im wesentlichen kreisbogen­förmigen Stoßfugen eine Krümmung auf
b) die konvexe Stoßfläche weist eine Nut und die konkave Stoßfläche eine Feder auf
c) die Querschnittsbegrenzungen (16, 17) von Nut (l5) und Feder (14) sind in einem Kraftübertra­gungsbereich (K) bogenförmig,
derart daß sich in der Stoßfuge (18) zwischen benach­barten, gleichartigen, im Verbund auf einer elasti­schen Bettung (10) verlegten Elementen (1) eine elast­ische Einspannung (9) ergibt, die eine mit Zunahme der zu übertragenden Kräfte zunehmende Neigungsdiffe­renz zwischen den benachbarten Elementen zuläßt.
2. Plattenelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Querschnittsbegrenzungen (16, 17) eine Komponente in Spurrichtung aufweisen, die in einer Symmetrielinie den Wert 0 hat und nach beiden Seiten hin kontinuierlich zunimmt.
3. Plattenelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Querschnittsbegrenzungen (16, 17) etwa kreisbogenförmig sind.
4. Plattenelement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Querschnittsbegrenzungen (16, 17) zu beiden Seiten des Kraftübertragungsbereichs (K) einen Übergangsabschnitt mit entgegengesetzter Krüm­mung aufweisen.
5. Plattenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (R) der Stoßfläche (12, 13) das 0,5- bis 2-fache, insbesondere etwa das 1-fache, der Breite (B) des Elements (1) ist.
6. Plattenelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der etwa kreisbogenför­mige Teil der Querschnittsbegrenzung (16, 17) einen Radius (rF, rN) hat, der annähernd gleich der Hälfte der Höhe (f) des durch die Stoßfläche (12, 13) gebildeten Segments ist.
7. Plattenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsradien (rF, rN) der Querschnittsbegrenzungen (16, 17) von Nut (15) und Feder (14) im Kraftübertragungsbereich (K) sich um nicht mehr als 3 mm voneinander unterscheiden.
8. Plattenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (1) ohne Unterbau auf vorhandenem Erdplanum (10) verlegt sind.
9. Verfahren zur Verlegung von Verbundplattenelemen­ten nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­zeichnet, daß von einer bereits verlegten Spurbahn aus ein weiteres Element abgelegt und dann gegen das stirnseitige Ende der Spurbahn gepreßt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Pressen ein Fugenfüllmittel eingebracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­zeichnet, daß eine Spannvorrichtung einerseits an dem weiteren Element und andererseits an der Spurbahn jenseits des letztverlegten Elements angesetzt wird.
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