EP3126580B1 - Tragstruktur einer abdeckung - Google Patents

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EP3126580B1
EP3126580B1 EP15712985.9A EP15712985A EP3126580B1 EP 3126580 B1 EP3126580 B1 EP 3126580B1 EP 15712985 A EP15712985 A EP 15712985A EP 3126580 B1 EP3126580 B1 EP 3126580B1
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Andrew ALLBRIGHT
James Canney
Prasanna Kumar
Arne Meincke
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ACO Ahlmann SE and Co KG
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ACO Severin Ahlmann GmbH and Co KG
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D29/00—Independent underground or underwater structures; Retaining walls
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    • E02D29/14—Covers for manholes or the like; Frames for covers
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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    • E02D29/12—Manhole shafts; Other inspection or access chambers; Accessories therefor
    • E02D29/14—Covers for manholes or the like; Frames for covers
    • E02D29/1454—Non-circular covers, e.g. hexagonal, elliptic
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E03F5/00—Sewerage structures
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02D2300/0029—Steel; Iron
    • E02D2300/0031—Steel; Iron in cast iron form

Definitions

  • the invention relates to a support structure of a cover according to the preamble of claim 1.
  • Covers for built into the ground structures are for example from the EP 1 031 664 A1 or DE 10 2011 051 545 A1 known. In these known objects it revolves around so-called manhole cover. It should be noted at this point, however, that the present invention also relates to support structures of rectangular covers, for example on covers of heatent whos are involved in the ground structures.
  • Covers of this type are often made of cast iron or plastic. In order to require as little material as possible, the covers are constructed, on the one hand, with a portion forming the surface and, on the other hand, with support structures which support this surface. Although the known from the aforementioned documents covers or their support structures are stable, but their cost of materials is considerable.
  • the invention is based on the object to further develop a support structure of the type mentioned in that with the same stability can be used with a reduced cost of materials.
  • this object is achieved in a supporting structure of a cover of a structure which can be built into the ground, e.g. a shaft or gutter, wherein the cover has a surface that can be moved over and the supporting structure extends below it down into the building and has such beam-shaped support that its lower, the surface facing away carrier sides experience a tensile stress on the surface, thereby solved in that, between two regions with minimal tensile stress, a thickness of the carrier increases substantially symmetrically up to a maximum value and then decreases again to form a crown-like shape in a bottom view of the cover.
  • the support is dimensioned larger in its height, so in its dimension in the vertical direction, but in its thickness, so that in a horizontal section, a kind of spindle shape is formed.
  • this change in thickness it is possible to combine this change in thickness at the same time with a change in the height of the support structure.
  • the cover is preferably formed as a one-piece casting, which allows a very simple production.
  • the formation is preferred as nodular cast iron part, whereby a high stability is made possible.
  • the thickness of the carrier defining, mutually facing support side surfaces are preferably formed in the direction of the surface (ie in the installed state from bottom to top) diverging to form Entformungsschrägen.
  • the angle of inclination of these surfaces remains the same over the entire length of the carrier, so it is unchanged in the thinner areas of the carrier with respect to the thicker areas of the carrier. This ensures optimal removal of the shaping model from the molding material (foundry sand).
  • a manhole cover which is made of ductile iron.
  • This manhole cover comprises a support structure 20 consisting of eight radially extending supports 21 which extend inwardly from an outer edge of the cover 10 by an amount shorter than the radius.
  • the carrier 21 rise - as this particular Fig. 2 emerges - from the outer edge inward in their height and are connected at their inner ends by eight, arranged in a regular octagon carrier 23 together.
  • the inner supports 22 When loaded vertically from above onto the (built-in) cover 10, the inner supports 22 thus catch substantially pure tensile loads exerted by the supports 21, in particular by their (in the installed state) lower sides on the lower support sides 24 of the supports 22 be transmitted.
  • the carrier 22 acts in the areas A, A ', which are adjacent to the "coupling areas" to the ends of the carrier 22, the relatively lowest tensile load.
  • a middle area M between the areas A, A 'be now the carrier 21 is made with a greater thickness D than in the areas A, A 'adjacent to the ends of the carrier 22.
  • carrier side surfaces 25, 26 of the carrier 21 (and also the carrier 22) with a uniform angle of inclination relative to the vertical (or Perpendicular to the surface 11). Furthermore, of course, corresponding radii are provided in the transition areas to the surface 11 forming surface.
  • Fig. 5 The same construction principle is also in the gutter cover according to Fig. 5 used.
  • carriers 23 are provided, which extend between side supports 27, 27 ', which rest on an upper edge of a channel (or its frame). Slots 12 are provided between the supports 23, through which surface water can flow into a groove located below the cover 10.
  • the increasing to a central region M thickness D of the carrier 23 can be combined again with a greater height of the carrier 23, so a dimension perpendicular to the plane in Fig. 5 or to the surface 11 of the cover 10.
  • the thickness D of the supports 21 to be demanded for a given load on the cover 10 is determined, with the proviso that the support 21 has a constant thickness D. It is then determined which load is present in the regions A, A ', that is to say in the region of the transitions to the radially extending supports 22, from which in turn the necessary material thickness of a (constant thickness) carrier is derived. Finally, a uniform and jump-free transition between these two thicknesses is derived. This results in a material savings in the areas that do not have to have the maximum thickness, a procedure that leads to surprisingly large material savings.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur einer Abdeckung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Abdeckungen für in den Boden einbaubare Bauwerke sind z.B. aus der EP 1 031 664 A1 oder DE 10 2011 051 545 A1 bekannt. Bei diesen bekannten Gegenständen dreht es sich um so genannte Schachtdeckel. Es sei aber an dieser Stelle gleich erwähnt, dass die vorliegende Erfindung sich auch auf Tragstrukturen von rechteckigen Abdeckungen, z.B. auf Abdeckungen von Oberflächenentwässerungsrinnen bezieht, woraus hervorgeht, dass die Abdeckungen auch Öffnungen aufweisen können.
  • Abdeckungen dieser Art werden oftmals aus Gusseisen oder auch aus Kunststoff gefertigt. Um möglichst wenig Material zu benötigen, werden die Abdeckungen einerseits mit einem, die Oberfläche bildenden Anteil, andererseits mit Tragstrukturen aufgebaut, welche diese Fläche stützen. Die aus den vorgenannten Schriften bekannten Abdeckungen bzw. deren Tragstrukturen sind zwar stabil, jedoch ist deren Materialaufwand erheblich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Tragstruktur der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass bei gleicher Stabilität mit einem verringerten Materialaufwand gearbeitet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Tragstruktur nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen nach Anspruch 5 gelöst.
  • Insbesondere wird diese Aufgabe bei einer Tragstruktur einer Abdeckung eines in den Boden einbaubaren Bauwerkes, z.B. eines Schachtes oder Rinne, wobei die Abdeckung eine überfahrbare Oberfläche aufweist und die Tragstruktur sich unterhalb dieser nach unten, in das Bauwerk hinein erstreckt und derart balkenförmige Träger aufweist, dass deren untere, der Oberfläche abgewandte Trägerseiten bei Belastung der Oberfläche eine Zugspannung erfahren, dadurch gelöst, dass zwischen zwei Bereichen mit minimaler Zugspannung eine Dicke der Träger im Wesentlichen symmetrisch bis zu einem Maximalwert zu- und dann wieder abnehmend zur Bildung einer - in einer Unteransicht auf die Abdeckung - balligen Form ausgebildet ist. Es dreht sich hier also nicht darum, dass der Träger in seiner Höhe, also in seinem Maß in vertikaler Richtung größer dimensioniert wird, sondern in seiner Dicke, so dass in einem Horizontalschnitt eine Art Spindelform entsteht. Selbstverständlich ist es möglich, diese Dickenveränderung auch gleichzeitig mit einer Veränderung der Höhe der Tragstruktur zu kombinieren.
  • Die Abdeckung wird vorzugsweise als einstückiges Gussteil ausgebildet, was eine sehr einfache Herstellung ermöglicht. Insbesondere wird hierbei die Ausbildung als Sphäroguss-Teil bevorzugt, wodurch eine hohe Stabilität ermöglicht wird.
  • Die Dicke der Träger definierende, einander zugewandte Trägerseitenflächen sind vorzugsweise in Richtung auf die Oberfläche (also im eingebauten Zustand von unten nach oben) zur Bildung von Entformungsschrägen divergierend ausgebildet. Der Neigungswinkel dieser Flächen bleibt hierbei über die gesamte Trägerlänge gleich, ist also in den dünneren Bereichen des Trägers unverändert gegenüber den dickeren Bereichen des Trägers. Dadurch ist eine optimale Entformung des formgebenden Modells aus dem Formstoff (Formsand) sichergestellt.
  • Zum Dimensionieren einer derartigen Tragstruktur kann mit folgenden Schritten vorgegangen werden:
    • Eine erste Dicke der Träger zur Aufnahme einer vorbestimmten Last wird unter Zugrundelegung einer über die Länge des Trägers konstanten Dicke ermittelt;
    • Eine zweite Dicke der Träger in den Bereichen mit minimaler Zugspannung wird für die Aufnahme der vorbestimmten Last unter Zugrundelegung einer über die Länge des Trägers konstanten Dicke bestimmt; und
    • Die Dicke der Träger wird von der zweiten Dicke zur ersten Dicke zunehmend und wieder zur zweiten Dicke abnehmend bestimmt. Hierbei wird darauf geachtet, dass keine abrupten Übergänge auftreten.
  • Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen:
    • Fig. 1
    Eine Draufsicht auf eine Abdeckung,
    Fig. 2
    Eine Ansicht entlang der Linie II-II aus Fig. 1,
    Fig. 3
    Eine Unteransicht der Abdeckung nach den Fig. 1 und 2,
    Fig. 4
    Eine vergrößerte Darstellung des Bereiches IV aus Fig. 3, und
    Fig. 5
    Eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäß ausgebildeten Abdeckrost für eine Entwässerungsrinne.
  • In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
  • In den Fig. 1-3 ist ein Kanaldeckel gezeigt, der aus Sphäroguss gefertigt ist. Dieser Kanaldeckel umfasst eine Tragstruktur 20, die aus acht radial verlaufenden Trägern 21 besteht, welche sich von einem Außenrand der Abdeckung 10 her um einen Betrag nach innen erstrecken, der kürzer ist als der Radius. Die Träger 21 steigen - wie dies insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht - vom Außenrand her nach innen in ihrer Höhe an und sind an ihren inneren Enden durch acht, in einem regelmäßigen Achteck angeordnete Träger 23 miteinander verbunden. Bei einer Belastung vertikal von oben auf die (eingebaute) Abdeckung 10 fangen die inneren Träger 22 somit im Wesentlichen reine Zuglasten auf, die von den Trägern 21, und zwar insbesondere von deren (im Einbauzustand) unteren Seiten auf die unteren Trägerseiten 24 der Träger 22 übertragen werden.
  • Auf die Träger 22 wirkt in den Bereichen A, A', welche benachbart zu den "Ankoppelungsbereichen" zu den Enden der Träger 22 liegen, die relativ geringste Zugbelastung. In einem mittleren Bereich M zwischen den Bereichen A, A' werden nun die Träger 21 mit einer größeren Dicke D gefertigt als in den Bereichen A, A' benachbart zu den Enden der Träger 22. Trägerseitenflächen 25, 26 der Träger 21 (und auch der Träger 22) sind mit einem gleichmäßigen Neigungswinkel gegenüber der Vertikalen (bzw. Senkrechten zur Oberfläche 11) versehen. Weiterhin sind natürlich entsprechende Radien in den Übergangsbereichen zu der die Oberfläche 11 bildenden Fläche vorgesehen.
  • Dasselbe Konstruktionsprinzip wird auch in der Rinnenabdeckung gemäß Fig. 5 verwendet. Auch hier sind Träger 23 vorgesehen, welche sich zwischen Seitenauflagen 27, 27' erstrecken, die auf einem Oberrand einer Rinne (oder deren Zarge) aufliegen. Zwischen den Trägern 23 sind Schlitze 12 vorgesehen, über welche Oberflächenwasser in eine unter der Abdeckung 10 liegende Rinne einströmen kann. Die "Balligkeit", also erhöhte Dicke D der Träger 23 in der Mitte zwischen den Seitenauflagen 27, 27' ist in Fig. 5 stark vergrößert gezeigt.
    Auch hier kann die zu einem mittleren Bereich M ansteigende Dicke D der Träger 23 wieder kombiniert werden mit einer größeren Höhe der Träger 23, also einer Abmessung senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 5 bzw. zur Oberfläche 11 der Abdeckung 10.
  • Zur Dimensionierung der Tragstruktur 20 wird zunächst die bei einer vorgegebenen Belastung der Abdeckung 10 (im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche 11) zu fordernde Dicke D der Träger 21 bestimmt und zwar unter der Maßgabe, dass der Träger 21 eine konstante Dicke D aufweist. Danach wird bestimmt, welche Belastung in den Bereichen A, A', also im Bereich der Übergänge zu den radial verlaufenden Trägern 22 vorliegt, woraus wiederum die dafür notwendige Materialstärke eines (konstant dicken) Trägers hergeleitet wird. Schließlich wird ein möglichst gleichmäßiger und sprungfreier Übergang zwischen diesen beiden Dicken hergeleitet. Hieraus folgt eine Materialersparnis in den Bereichen, welche nicht die maximale Dicke aufweisen müssen, eine Vorgehensweise, die zu überraschend großen Materialersparnissen führt.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Abdeckung
    11
    Oberfläche
    12
    Schlitz
    20
    Tragstruktur
    21
    Träger
    22
    Träger
    23
    Träger
    24
    Untere Trägerseite
    25, 26
    Trägerseitenfläche
    27, 27'
    Seitenauflage

Claims (5)

  1. Tragstruktur einer Abdeckung eines in den Boden einbaubaren Bauwerkes, z.B. eines Schachtes oder einer Rinne, wobei die Abdeckung (10) eine überfahrbare Oberfläche (11) aufweist und die Tragstruktur (20) sich unterhalb dieser nach unten, in das Bauwerk hinein erstreckt und derart balkenförmige Träger (21-23) aufweist, dass deren untere, der Oberfläche (11) abgewandte Trägerseite (24) bei Belastung der Oberfläche (11) eine Zugspannung erfährt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen zwei Bereichen (A, A') mit minimaler Zugspannung eine Dicke (D) der Träger im Wesentlichen symmetrisch bis zu einem Maximalwert zu- und dann wiederum abnehmend zur Bildung einer - in einer Unteransicht auf die Abdeckung - balligen Form ausgebildet ist.
  2. Tragstruktur nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Abdeckung (10) als vorzugsweise einstückiges Gussteil ausgebildet ist.
  3. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Abdeckung (10) als Sphäroguss-Teil ausgebildet ist.
  4. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Dicke (D) der Träger (21-23) definierende, einander zugewandte Trägerseitenflächen (25, 26) in Richtung auf die Oberfläche (11) zur Bildung von Entformungsschrägen divergierend ausgebildet sind.
  5. Verfahren zur Dimensionierung einer Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    - Eine erste Dicke der Träger zur Aufnahme einer vorbestimmten Last unter Zugrundelegung einer über die Länge des Trägers konstante Dicke wird ermittelt,
    - Eine zweite Dicke der Träger in den Bereichen mit minimaler Zugspannung wird für die Aufnahme der vorbestimmten Last unter Zugrundelegung einer über die Länge des Trägers konstanten Dicke bestimmt, und
    - Die Dicke der Träger wird von der zweiten Dicke zur ersten Dicke zunehmend und wieder zur zweiten Dicke abnehmend bestimmt.
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