EP0799970A2 - Ausbau für Tunnel und bergbauliche Strecken - Google Patents

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EP0799970A2
EP0799970A2 EP97105226A EP97105226A EP0799970A2 EP 0799970 A2 EP0799970 A2 EP 0799970A2 EP 97105226 A EP97105226 A EP 97105226A EP 97105226 A EP97105226 A EP 97105226A EP 0799970 A2 EP0799970 A2 EP 0799970A2
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angle
flanges
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Rudi Dipl.-Ing. Podjadtke (Fh)
Lothar Dipl.-Ing. Domanski (Fh)
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/14—Lining predominantly with metal
    • E21D11/18—Arch members ; Network made of arch members ; Ring elements; Polygon elements; Polygon elements inside arches
    • E21D11/20—Special cross- sections, e.g. corrugated
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04—Lining with building materials
    • E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
    • E21D11/107—Reinforcing elements therefor; Holders for the reinforcing elements

Definitions

  • the invention relates to an expansion profile for the expansion of tunnels and mining routes with a circular or teli Vietnamese driveway cross-section, which expansion has a mountain-side support shell and can have a tunnel tube-side or track-tube-side support shell made of concrete, the mountain-side support shell made of adjacent to the mountains, according to the curvature of the drive-on cross-section, curved solid steel profiles and shotcrete, in which the solid steel profiles are embedded, is constructed, the solid steel profiles having arm flanges and a web flange.
  • the solid steel profiles are I-profiles, U-profiles or bell profiles with a corresponding moment of inertia, which is advantageous for the intended use, also with regard to the orientation of the solid steel profiles in the expansion. They lie on the mountains with a relatively wide profile back. This results in a so-called spray shadow for the production of the mountain-side support shell using shotcrete in the area of the full steel profiles, in which the mountains are not or only partially covered by the shotcrete. The functional fusion of the solid steel profiles with the shotcrete is not very pronounced. This affects the structural strength and the stability of the mountain-side support shell.
  • the bar grid arches consist of two round steel bars arranged on the tunnel tube or track side, guided in parallel and in accordance with the circular or semi-circular arc, and a third round steel bar on the mountain side, which is guided parallel to the other two and spans an isosceles triangle with these in the cross section of the bar grid.
  • the round steel bars are connected by cross bars and diagonal bars in welded construction. If you work with such bars, they can be integrated as reinforcement in the mountain-side shotcrete layer.
  • the area moment of inertia and the stability of the bar lattice arches in and of themselves, however, are lower than with solid steel profiles when using the same material.
  • the manufacture of the bar grille arches is complex.
  • the invention is based on the technical problem of improving the structural strength and stability when the structure described at the outset is expanded, with the least possible use of material and effort in relation to the production of the steel profiles.
  • the invention teaches, starting from the expansion described above for tunnels and mining routes, that the solid steel profiles have a Y-shaped profile cross-section, the Y-web flange rests on the mountains and the Y-arm flanges to the tunnel tube or to the route tube indicate that the solid steel profiles on the Y-web flanges and on the Y-arm flanges have longitudinally running beads and that the Y-web flange and the Y-arm flanges span an angle of approximately 120 ° between them.
  • the Y-web flange and the Y-arm flanges can span between them, for example, an angle of 110 ° to 130 °, preferably 120 °.
  • the solid steel profiles have a Y-shaped profile cross-section, the Y-web flange abutting the mountain and the Y-arm flanges facing the tunnel tube or the route tube, that the full-steel profiles on the Y-web flanges and have longitudinally running beads on the Y-arm flanges and that the Y-arm flanges have an angle of approximately 90 ° between them and an angle of approximately 135 ° to the Y-flange.
  • the longitudinal beads have a circular cross-section.
  • the Y-arm flanges can have an angle between them of 70 ° to 90 °, preferably 80 ° and against the Y-web flange an angle of 135 ° to 145 °, preferably 140 °.
  • the bead of the Y-web flange has a circular cross section.
  • the invention is based on the finding that solid steel profiles with a Y-shaped profile cross-section have particularly favorable moments of inertia for the stresses in the described expansion for tunnels or routes, both in terms of the structural strength and in terms of stability.
  • the shotcrete can be applied without spray shadow, which avoids the shortcomings described above when using solid steel profiles of different cross-section.
  • the full steel profiles with a Y-shaped cross section used according to the invention also lead to a very good composite full steel profile / shotcrete. This applies in particular to the embodiment with beads running longitudinally along the edge.
  • the area moment of inertia, the stability and the bond can also be influenced by the angle which is realized between the Y-web flange and the Y-arm flanges.
  • the embodiments can be produced in a simple manner using rolling technology.
  • the expansion 1 shown in the figures is for tunnels and mining routes with circular or part-circular Ramp cross section determined.
  • the extension 1 has a mountain-side support shell 2, which was drawn in Fig. 1.
  • a supporting shell made of concrete on the side of the tunnel tube or on the section tube could be arranged, which was not drawn.
  • the mountain-side support shell 2 is constructed from solid steel profiles 4 and shotcrete 5 which rest against the mountains 3 and are curved in accordance with the curvature of the drive-on cross section.
  • the solid steel profiles 4 have a Y-shaped profile cross section, the Y web flange 6 of which rests on the rock 3 and the Y arm flanges 7 point towards the tunnel tube or section tube 8.
  • the solid steel profiles 4 have longitudinal beads 9 on the Y-flange 6 and on the Y-arm flanges 7 on the edge. In the exemplary embodiment, they have a circular cross section.
  • the Y-arm flanges 7 span between them an angle of 90 ° and against the web flange 6 each an angle of 135 °. But you could also realize other angular positions of the Y-flange 6.

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Abstract

Ausbau für Tunnel und bergbauliche Strecken mit kreisförmigem oder teilkreisförmigem Auffahrquerschnitt, welcher Ausbau eine gebirgsseitige Tragschale aufweist und eine tunnelröhrenseitige bzw. Streckenröhrenseitige Tragschale aus Beton aufweisen kann. Die gebirgseitige Tragschale ist aus am Gebirge anliegenden, nach Maßgabe der Krümmung des Auffahrquerschnittes gekrümmten Vollstahlprofilen und Spritzbeton, in den die Vollstahlprofile eingebettet sind, aufgebaut. Die Vollstahlprofile weisen einen Y-förmigen Profilquerschnitt auf, dessen Y-Stegflansche am Gebirge anliegen und dessen Y-Armflansche zur Tunnelröhre bzw. zur Streckenröhren weisen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ausbauprofil für den Ausbau von Tunnels und bergbaulichen Strecken mit kreisförmigem oder telikreisförmigem Auffahrquerschnitt, welcher Ausbau eine gebirgsseitige Tragschale aufweist und eine tunnelröhrenseitige bzw. streckenröhrenseitige Tragschale aus Beton aufweisen kann, wobei die gebirgsseitige Tragschale aus am Gebirge anliegenden, nach Maßgabe der Krümmung des Auffahrquerschnittes gekrümmten Vollstahlprofilen und Spritzbeton, in den die Vollstahlprofile eingebettet sind, aufgebaut ist, wobei die Vollstahlprofile Armflansche und einen Stegflansch aufweisen.
  • Bei dem aus der Praxis bekannten Ausbau und der beschriebenen Zweckbestimmung sind die Vollstahlprofile I-Profile, U-Profile oder Glockenprofile mit entsprechendem, für die bestimmungsgemäße Anwendung vorteilhaften Flächenträgheitsmoment auch in bezug auf die Orientierung der Vollstahlprofile im Ausbau. Sie liegen mit einem verhältnismäßig breiten Profilrücken am Gebirge an. Daraus resultiert für die Herstellung der gebirgsseitigen Tragschale unter Verwendung von Spritzbeton im Bereich der Vollstahlprofile ein sogenannter Spritzschatten, in dem das Gebirge nicht oder nur unvollständig von dem Spritzbeton bedeckt ist. Die funktionelle Verschmelzung der Vollstahlprofile mit dem Spritzbeton ist wenig ausgeprägt. Das beeinträchtigt die Gestaltfestigkeit und die Stabilität der gebirgsseitigen Tragschale.
  • Allerdings ist es in der Praxis auch bekannt, anstelle der beschriebenen Ausbaubögen aus Stahlprofilen in Form von Vollstahlprofilen andere Ausbaubögen, nämlich Stabgitterbögen, einzusetzen und wie beschrieben in den Spritzbeton einzubetten. Die Stabgitterbögen bestehen aus zwei tunnelröhrenseitig bzw. streckenseitig angeordneten, parallel sowie nach Maßgabe des kreisförmigen oder teilkreisförmigen Bogens geführten Rundstahlstäben und einem gebirgsseitig angeordneten dritten Rundstahlstab, der zu den beiden anderen parallel geführt ist und mit diesen im Querschnitt des Stabgitterbogens ein gleichschenkliges Dreieck aufspannt. Die Rundstahlstäbe sind durch Querstäbe und Diagonalstäbe in Schweißkonstruktion verbunden. Arbeitet man mit solchen Stabgitterbögen, so können diese als Bewehrung in die gebirgsseitige Spritzbetonschicht integriert werden. Das Flächenträgheitsmoment sowie die Stabilität der Stabgitterbögen an sich und für sich sind jedoch, bei gleichem Materialeinsatz, geringer als bei den Vollstahlprofilen. Die Fertigung der Stabgitterbögen ist aufwendig.
  • Bekannt ist auch ein Ausbauprofil der eingangs beschriebenen Gattung, das mit zwei unterschiedlich breiten Flanschen ausgebildet ist (DE-AS 27 14 620), bei dem der breitere Flansch zwei Armflansche bildet. - Ferner ist ein Vollstahlprofil bekannt (GB-PS 478 442), bei dem die beiden Armflansche im wesentlichen in einer Ebene liegen. - Schließlich ist es auch bekannt, bei Flanschprofilen die Enden der Flansche etwas verdickt auszuführen (DE-PS 706 933).
  • Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, bei einem Ausbau des eingangs beschriebenen Aufbaus die Gestaltfestigkeit und die Stabilität zu verbessern, und zwar mit möglichst geringem Materialeinsatz und Aufwand in bezug auf die Fertigung der Stahlprofile.
  • Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung, ausgehend von dem eingangs beschriebenen Ausbau für Tunnel und bergbauliche Strecken, daß die Vollstahlprofile einen Y-förmigen Profilquerschnitt aufweisen, wobei der Y-Stegflansch am Gebirge anliegt und die Y-Armflansche zur Tunnelröhre bzw. zur Streckenröhre weisen, daß die Vollstahlprofile an den Y-Stegflanschen und an den Y-Armflanschen randseitig längslaufende Wülste aufweisen und daß der Y-Stegflansch und die Y-Armflansche zwischen sich einen Winkel von etwa 120° aufspannen.
  • Bei dieser Ausführungsform können der Y-Stegflansch und die Y-Armflansche zwischen sich beispielsweise einen Winkel von 110° bis 130°, vorzugsweise 120° aufspannen.
  • Eine andere Lösung des technischen Problems ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vollstahlprofile einen Y-förmigen Profilquerschnitt aufweisen, wobei der Y-Stegflansch am Gebirge anliegt und die Y-Armflansche zur Tunnelröhre bzw. zur Streckenröhre weisen, daß die Vollstahlprofile an den Y-Stegflanschen und an den Y-Armflanschen randseitig längslaufende Wülste aufweisen und daß die Y-Armflansche zwischen sich einen Winkel von etwa 90° und gegen den Y-Stegflansch einen Winkel von etwa 135° aufweisen. Zweckmäßigerweise sind die längslaufenden Wülste mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgestattet. Bei dieser Ausführungsform können die Y-Armflansche zwischen sich einen Winkel von 70° bis 90°, vorzugsweise 80° und gegen den Y-Stegflansch einen Winkel von 135° bis 145°, vorzugsweise 140° aufweisen. Vorzugsweise weist allerdings lediglich der Wulst des Y-Stegflansches einen kreisförmigen Querschnitt auf.
  • Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß Vollstahlprofile mit Y-förmigem Profilquerschnitt für die Beanspruchungen in dein beschriebenen Ausbau für Tunnel oder Strecken besonders günstige Flächenträgheitsmomente aufweisen, und zwar sowohl in bezug auf die Gestaltfestigkeit als auch in stabilitätsmäßiger Hinsicht. Darüber hinaus kann der Spritzbeton ohne Spritzschatten eingebracht werden, was die eingangs beschriebenen Mängel bei Verwendung von Vollstahlprofilen anderen Querschnittes vermeidet. Auch die erfindungsgemäß eingesetzten Vollstahlprofile mit Y-förmigem Querschnitt führen zu einem sehr guten Verbund Vollstahlprofil / Spritzbeton. Das gilt insbesondere für die Ausführungsform mit randseitig längslaufenden Wülsten.
  • Auf das Flächenträgheitsmoment, die Stabilität und den Verbund kann auch durch den Winkel Einfluß genommen werden, der zwischen dem Y-Stegflansch und den Y-Armflanschen verwirklicht ist. Die Ausführungsformen können auf einfache Weise walztechnisch hergestellt werden.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Aufbau werden regelmäßig mehrere Teilbögen der beschriebenen Gestaltung zu einem Ausbaubogen zusammengesetzt. Der Verbund kann in an sich bekannter Weise mit Hilfe von Laschen durchgeführt werden. Der Verbund kann auch nachgiebig gestaltet sein, wenn die Laschenverbindung, z. B. über Langlöcher, mit einem entsprechenden Einschiebefreiheitsgrad eingerichtet wird. Im Rahmen der Erfindung liegt es, zwischen den Vollstahlprofilen im Ausbau Verzugstäbe und/oder Verzugmatten anzubringen, die auch als Bewehrung in der Spritzbetonschale dienen.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung
    • Fig. 1
    perspektivisch einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ausbau in Form eines Tunnelausbaus, ausschnittsweise,
    Fig. 2
    in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch ein Vollstahlprofil aus dem Gegenstand der Fig. 1,
    Fig. 3
    perspektivisch die Enden von zwei Teilbögen mit Y-förmigem Profilquerschnitt und Verbindungslaschen.
  • Der in den Figuren dargestellte Ausbau 1 ist für Tunnel und bergbauliche Strecken mit kreisförmigem oder teilkreisförmigem Auffahrquerschnitt bestimmt. Der Ausbau 1 besitzt eine gebirgsseitige Tragschale 2, die in Fig. 1 gezeichnet wurde. Zusätzlich könnte eine tunneiröhrenseitige bzw. streckenröhrenseitige Tragschale aus Beton angeordnet sein, was nicht gezeichnet wurde. Die gebirgsseitige Tragschale 2 ist aus am Gebirge 3 anliegenden, nach Maßgabe der Krümmung des Auffahrquerschnittes gekrümmten Vollstahlprofilen 4 und Spritzbeton 5 aufgebaut.
  • Man erkennt, daß die Vollstahlprofile 4 einen Y-förmigen Profilquerschnitt aufweisen, dessen Y-Stegflansch 6 am Gebirge 3 anliegt und dessen Y-Armflansche 7 zur Tunnelröhre bzw. Streckenröhre 8 weisen.
  • Insbesondere aus den Figuren 2 und 3 entnimmt man, daß die Vollstahlprofile 4 an dem Y-Stegflansch 6 und an den Y-Armflanschen 7 randseitig längslaufende Wülste 9 aufweisen. Sie haben im Ausführungsbeispiel einen kreisförmigen Querschnitt.
  • Die Y-Armflansche 7 spannen zwischen sich einen Winkel von 90° und gegen den Stegflansch 6 jeweils einen Winkel von 135° auf. Man könnte aber auch andere Winkelstellungen der Y-Stegflansche 6 verwirklichen.
  • Die Fig. 3 macht deutlich, wie ein Ausbaubogen aus mehreren Teilbögen 10, 11 aus Vollstahlprofilen 4 mit Y-förmigem Profilquerschnitt aufgebaut werden könnten. Man erkennt an den Wülsten 9 Ausformungen 12, die dazu dienen, den Verbund zwischen den Vollstahlprofilen 4 und dem Spritzbeton 5 zu verbessern. Gleichzeitig wurde angedeutet, daß die Teilbögen 10, 11 mit Laschen 13 verbunden sind. Die Laschenverbindung kann auch einschubnachgiebig eingerichtet werden, und zwar durch strichpunktiert angedeutete Langlöcher 14, in die Spannschrauben 15 eingeschraubt sind, deren Spannung den Einschubwiderstand bestimmt.

Claims (5)

  1. Ausbauprofil für den Ausbau (1) von Tunnels und bergbaulichen Strecken mit kreisförmigem oder teilkreisförmigem Auffahrquerschnitt, welcher Ausbau (1) eine gebirgsseitige Tragschale (2) aufweist und eine tunnelröhrenseitige bzw. streckenröhrenseitige Tragschale aus Beton aufweisen kann, wobei die gebirgseitige Tragschale (2) aus am Gebirge (3) anliegenden, nach Maßgabe der Krümmung des Auffahrquerschnittes gekrümmten Vollstahlprofilen (4) und Spritzbeton (5), in den die Vollstahlprofile (4) eingebettet sind, aufgebaut ist, wobei die Vollstahlprofile (4) Armflansche und einen Stegflansch aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vollstahlprofile (4) einen Y-förmigen Profilquerschnitt aufweisen, wobei der Y-Stegflansch (6) am Gebirge (3) anliegt und die Y-Armflansche (7) zur Tunnelröhre bzw. zur Streckenröhre (8) weisen, daß die Vollstahlprofile (4) an den Y-Stegflanschen (6) und an den Y-Armflanschen (7) randseitig längslaufende Wülste (9) aufweisen und daß der Y-Stegflansch (6) und die Y-Armflansche (7) zwischen sich einen Winkel von etwa 120° aufspannen.
  2. Ausbauprofile für den Ausbau (1) von Tunnels und bergbaulichen Strecken mit kreisförmigen oder teilkreisförmigem Auffahrquerschnitt, welcher Ausbau (1) eine gebirgsseitige Tragschale (2) aufweist und eine tunnelröhrenseitige bzw. streckenröhrenseitige Tragschale aus Beton aufweisen kann, wobei die gebirgsseitige Tragschale (2) aus am Gebirge (3) anliegenden, nach Maßgabe der Krümmung des Auffahrquerschnittes gekrümmten Vollstahlprofilen (4) und Spritzbeton (5), in den die Vallstahlprofile (4) eingebettet sind, aufgebaut ist, wobei die Vollstahlprofile (4) Armflansche und einen Stegflansch aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vollstahlprofile (4) einen Y-förmigen Profilquerschnitt aufweisen, wobei der Y-Stegflansch (6) am Gebirge (3) anliegt und die Y-Armflansche (7) zur Tunnelröhre bzw. zur Streckenröhre (8) weisen, daß die Vollstahlprofile (4) an den Y-Stegflanschen (6) und an den Y-Armflanschen (7) randseitig längslaufende Wülste (9) aufweisen und daß die Y-Armflansche (7) zwischen sich einen Winkel aufweisen und daß die Y-Armflansche (7) zwischen sich einen Winkel von etwa 90° und gegen den Y-Stegflansch (6) einen Winkel von etwa 135° aufweisen.
  3. Ausbauprofil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die längslaufenden Wülste (9) mit einem kreisförmigem Querschnitt ausgestattet sind oder zumindest der Y-Stegflansch (6) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
  4. Ausbauprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Y-Stegflansch (6) und die Y-Armflansche (7) zwischen sich einen Winkel von 110° bis 130°, z. B. 120°, aufspannen.
  5. Ausbauprofil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Y-Armflansche (7) zwischen sich einen Winkel von 70° bis 90°, z. B. 80°, und gegen den Y-Stegflansch (6) einen Winkel von 135° bis 145°, z. B. 140°, aufweisen.
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