WO1989002954A1 - Sheeting support - Google Patents

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WO1989002954A1
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shoring
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flanges
shoring support
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PCT/DE1988/000593
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English (en)
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Inventor
Heinrich BRÜGGEMANN
Original Assignee
Bilfinger + Berger Bauaktiengesellschaft
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74—Means for anchoring structural elements or bulkheads
    • E02D5/76—Anchorings for bulkheads or sections thereof in as much as specially adapted therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/02—Foundation pits
    • E02D17/04—Bordering surfacing or stiffening the sides of foundation pits

Definitions

  • the invention relates to a shoring for a construction pit shoring.
  • Excavation pits for the production of the basement of high-rise buildings, for the production of underground garages and underground tunnels in inner-city areas usually require vertical support, since there is usually limited space, so that the excavation pit limitations cannot be carried out with natural, stable embankments.
  • a very frequently used type of construction of trench shoring is carried out with shoring beams made of S. steel profiles of various types and infills made of wood, concrete or steel arranged between these beams.
  • the shoring beams are either driven in or placed in large holes. In the course of excavation excavation, the gaps between the shoring beams are fanned out.
  • Shoring supports are known, which are composed of two commercially available U-profiles, the webs of the U-profiles being arranged parallel to one another at a distance, the total of 4 flanges directed outwards and the respective flanges lying in one plane being connected by welded-on connecting plates .
  • the binding plates are arranged on both sides of the shoring at a distance of approx. 1.50 m over the entire shoring length.
  • the well-known shoring device is placed in a borehole, which is then backfilled.
  • a disadvantage of the known shoring device is the complex manual welding work, its low bending rigidity in the direction of the flanges and its low torsional rigidity.
  • the low bending stiffness in the direction of the flanges and the low torsional stiffness often have an adverse effect even during transport and installation. Often the shoring must be set in a cased borehole, the casing of which can only be pulled after the cavities have been filled.
  • a shoring member which has a hat-shaped profile.
  • This shoring is in one piece and manufactured in the rolling process.
  • Its cross-sectional shape is structurally very unfavorable.
  • the small proportion of the area of the profile rear wall and the connecting flanges in the total cross section results in only small moments of resistance.
  • the unfavorable ratio of bending stiffness to meter weight is therefore uneconomical.
  • the most frequently used shoring beams are in the cross cutting height range from 300 to 400 mm.
  • a one-piece rolled beam of this cross-sectional height with a right angle between the webs and flanges cannot be manufactured using rolling technology.
  • the invention is based on the object of specifying a shoring for a construction pit shoring, which has an optimal ratio of bending stiffness to weight per meter, which is industrially producible and which makes the installation and removal more economical.
  • the most important requirements for an optimal cross-sectional shape of a shoring beam are the maximum bending stiffness and torsional stiffness with the lowest material consumption and the smallest external dimensions. This is achieved through high, thin webs and narrow, thick flanges. For the main application area of shoring, web heights of approx. 300 to 400 mm are required. The appropriate flange width is approx. 100 to 120 mm, due to the required. Support depth of the infills. The optimal cross-sectional shape will have flange thicknesses that are more than twice the web thickness.
  • a preferred embodiment of the shoring device according to the invention is made from 2 z-shaped rolled profiles, the dimensions of which can be optimized in a simple manner by appropriate adjustment of the rollers.
  • the welded joint (4) is preferably machined using the submerged arc welding process manufactured in the rolling mill.
  • the most cost-effective type of welded connection (4) can be selected, as specified in the subclaims.
  • a key advantage of the shoring device according to the invention is its closed shape.
  • Its narrow shape due to only 2 protruding flanges on one side, enables the production of smaller drill holes if the shoring is used as a drilling support. The result is lower drilling costs and backfilling costs. Smaller boreholes also result in less loosening of the soil in the drilling area, which is important when digging trenches in the vicinity of existing buildings because of possible building settlements.
  • the application of the submerged arc welding process enables an economical industrial production of the shoring device according to the invention. This enables welding speeds of over 2 meters per minute. Further advantages are: large melting depths up to approx. 18 mm, low wire consumption, flow production, high-quality welds, low energy consumption, automatic process, no special protective measures required.
  • Another preferred embodiment of the shoring provides a parallel arrangement of the webs (5) and a right-angled connection of the flanges (3) to the webs (5).
  • the parallel arrangement of the webs (5) enables the construction to be simple Order of ground anchors within the shoring, the anchor head being supported, for example, on 2 steel plates (11) which are welded to the two webs. Attaching the anchor heads directly to the rear flanges is undesirable since the ground anchors are usually burned off when the shoring is removed and the rear flanges would be damaged.
  • the shoring device according to the invention can either be rammed in or introduced into boreholes.
  • Fig. 1 shows a cross section of the shoring
  • Fi g. 3 is a flange formation of the shoring
  • Fi g. 4 shows a welded joint arrangement
  • Fig. 5 shows a shoring with a ground anchor
  • FIG. 9 shows the required borehole diameter.
  • FIG. 10 borehole filling area
  • the cross-section of a shoring member shown in FIG. 1 is composed of 2 z-shaped rolled sections (1).
  • the webs (5) are arranged in parallel, the flanges (3) are arranged at right angles to the webs (5).
  • the welded joint (4) is Executed on one side as a V-seam, the z-shaped rolled sections (1) providing a bevel (6) for this purpose.
  • the z-shaped rolled profile (1) is shaped symmetrically, which is why a profile shape is sufficient to produce a shoring.
  • Fig. 2 shows a double-sided weld (4) in the form of 2 V seams.
  • the z-shaped profile is produced with 2 folds (6) on the flanges (3) according to FIG. 3.
  • Fig. 4 shows a shoring view of the welded connection side with a welded connection in partial sections (7).
  • FIGS. 5 and 6 show a shoring device with an earth anchor head (8) placed on the flanges (3).
  • the anchor bracket (9) is a solid sheet which is welded to the flanges (3) and for assembly purposes and to accommodate the vertical component of the Anchor force serves. If necessary, binding plates (10) can be welded to the flanges (3) on the construction pit side in order to increase the rigidity of the shoring in the direction of the shoring plane.
  • FIG. 7 and 8 show the arrangement of a countersunk anchor head within the shoring.
  • This embodiment is implemented when the building wall is concreted directly onto the shoring without a work space ("Berlin shoring").
  • Two steel plates (11), which are welded to the webs (5) on both sides, serve as supports for the anchor head, which consists of a support plate (12), a wedge plate (13), the anchor ring (14) and the wedges (15) .
  • the shoring member can be stiffened in the direction of the shoring plane on its open side, for example by sections (16) of a U-profile which is welded to the webs (5) on both sides.
  • Fig. 9 shows the reduction in the outer diameter of the inventions according to the shoring device compared to an equivalent shoring device, which is composed of 2 U-profiles. On average, the borehole can be made 20% smaller in diameter.
  • Fig. 10 shows the necessary area (18), which must be refilled in a borehole when placing the shoring.
  • the area (19) can remain free, so that savings in filling material of approximately 30 to 50% are possible.

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  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)
  • Underground Structures, Protecting, Testing And Restoring Foundations (AREA)

Description

V e r b a u t r ä g e r
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft einen Verbauträger für einen Baugrubenverbau.
Baugruben zur Herstellung der Untergeschosse von Hochbauten, zur Herstellung von Tiefgaragen und U-Bahntunnels in innerstädtischen Bereichen erfordern in der Regel eine vertikale Abstützung, da dort meist beengte Platzverhältnisse vorhanden sind, so daß die Baugrubenbegrenzungen nicht mit natürlichen, standsicheren Böschungen ausführbar sind. Eine sehr häufig angewandte Aus führungsart des Baugrubenverbaues wird mit Verbauträgern aus S.tahlprofilen verschiedener Art und zwischen diesen Trägern angeordneten Ausfachungen aus Holz, Beton oder Stahl ausgeführt. Die Verbauträger werden entweder eingerammt oder in Großlochbohrungen gestellt. Im Zuge des Baugrubenaushubes werden die Zwischenräume zwischen den Verbauträgern ausgefacht. Bekannt sind Verbauträger, die aus zwei handelsüblichen U-Profilen zusammengesetzt, sind, wobei die Stege der Ü-Profile parallel zueinander mit einem Abstand angeordnet sind, die insgesamt 4 Flansche nach außen gerichtet und die jeweilig in einer Ebene liegenden Flanschen durch angeschweißte Bindebleche verbunden sind. Die Bindebleche werden auf beiden Seiten des Verbauträgers mit einem Abstand von ca. 1, 50 m über die gesamte Verbauträgerlänge angeordnet. Der bekannte Verbauträger wird in ein Bohrloch hineingestellt, das anschließend wieder verfüllt wird. Nachteilig bei dem bekannten Verbauträger sind die aufwendigen manuellen Schweißarbeiten,, seine geringe Biegesteifigkeit in Richtung der Flansche sowie seine geringe Torsionssteifigkeit. Die geringe Biegesteifigkeit in Richtung der Flansche sowie die geringe Torsionssteifigkeit wirken sich bereits bei Transport und Einbau häufig nachteilig aus. Häufig muß der Verbauträger in ein verrohrtes Bohrloch eingestellt werden, dessen Verrohrung erst nach dem Verfüllen der Hohlräume gezogen werden kann.
Da die Verrohrung in der Regel unter Drehung des Bohrrohres gezogen wird, entstehen große Torsiόnsbeanspruchungen für den Verbauträger, die zum Bruch der Schweißnähte der Bindebleche führen können. Ein weiterer Nachteil des bekannten Verbauträgers ist der offene Zwischenraum zwischen den Stegen der beiden U-Profile. Dieser offene Zwischenräum bringt zwar Vorteile beim Setzen von Erdankern, da bei dieser Verbauträgerform auf Gurtungen verzichtet werden kann. Jedoch ist im Bereich des offenen Zwischenraumes keine Ausfachung vorhanden. Beim Aushub der Baugrube rieselt das Verfüllmaterial in die 'Baugrube, der Verbauträger verliert seine Stützung gegen den zu stützenden Boden, so daß Bodenbewegungen und -setzungen außerhalb der Baugrube nicht zu vermeiden sind. Man versucht dies dadurch zu vermeiden, daß man als Bohrlochverfüllmaterial beispielsweise ein Kalk-Zement-Sand-Gemisch verwendet, das bei geringer Festigkeit standfest ist. Hierdurch wird jedoch wieder das Wiedergewinnen des. Verbauträgers erschwert oder unmöglich gemacht.
Aus der DE-AS 20 39 386 ist ein Verbauträger bekannt, der ein hutformiges Profil aufweist. Dieser Verbauträger ist einstückig und im Walzverfahren hergestellt. Seine Querschnitts form ist Statisch sehr ungünstig. Der geringe Flächenanteil der Profilrückwand und der Anschlußflansche am Gesamtquerschnitt ergibt nur geringe Widerstandsmomente. Das ungünstige Verhältnis Biegesteifigkeit zu Metergewicht ist somit unwirtschaftlich. Die am häufigsten eingesetzten Verbauträger liegen im Quer schnittsshöhenbereich von 300 bis 400 mm. Ein einstückig gewalzter Träger dieser Querschnittshöhe mit einem rechten Winkel zwischen Stegen und Flanschen ist walztechnisch nicht herstellbar. Schon geringe Abweichungen vom rechten Winkel erhöhen jedoch die Biegespannungen am Übergang Profilrückwand - Profilseitenwände sehr stark, was zu einer Verminderung der aufnehmbaren Belastung aus Erddruck gegenüber exakt rechtwinkliger Eckausbildung führt. All diese Nachteile haben dazu geführt, daß sich das einstückig gewalzte hutförmige Verbauträgerprofil in der Praxis nicht durchgesetzt hat.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Verbauträger für einen Baugrubenverbau anzugeben, der ein optimales Verhältnis Biegesteifigkeit zu Metergewicht aufweist, der indus triell herstellbar ist und der den Einbau und Ausbau wirtschaftlicher gestaltet.
Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die wichtigsten Anforderungen an eine optimale Querschnitts form eines Verbauträgers sind die maximale Biegesteifigkeit und Torsionssteifigkeit bei geringstem Materialverbrauch und geringsten Außenabmessungen. Dies wird erreicht durch hohe, dünne Stege und schmale, dicke Flansche. Für den Hauptanwendungsbereich von Verbautragern werden Steghöhen von ca. 300 bis 400 mm benötigt. Die zweckmäßige Flanschbreite liegt bei ca. 100 bis 120 mm, bedingt durch die erforderliche. Auflagertiefe der Ausfachungen. Die optimale Querschnitts form wird Flanschdicken aufweisen, die mehr als das zweifache der Stegdicken beträgt. Eine bevorzugte Ausführungs form des erfindungsgemäßen Verbauträgers ist aus 2 z-förmigen Walzprofilen hergestellt, deren Abmessungen sich durch entsprechende Einstellung der Walzen in einfacher Weise optimieren lassen. Die Schweißverbindung (4) wird bevorzugt mit dem Unterpulver-Schweißverfahren maschinell im Walzwerk hergestellt. Entsprechend den statischen und konstruktiven Anforderungen an den Verbauträger ist die kostengünstigste Ausführungsart der Schweißverbindung (4) wählbar, wie sie in den Unteransprüchen angegeben sind.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verbauträgers ist seine geschlossene Form. Neben der Erhöhung der Biegesteifigkeit in Richtung der Verbauebene und seiner Torsionssteifigkeit ergeben sich erhebliche Vorteile bei der Handhabung des Verbauträgers. Seine schmale Form, bedingt durch nur 2 abstehende Flansche auf einer Seite, ermöglicht die Herstellung kleinerer Bohrlöcher, wenn der Verbauträger als Bohrträger verwendet wird. Geringere Bohrkosten und Verfüllkosten sind die Folge. Kleinere Bohrlöcher bewirken auch eine geringere Bodenauflockerung im Bohrbereich, was bei einem Baugrubenverbau in der Nähe bestehender Bauten wegen möglicher Gebäudesetzungen von Bedeutung ist. Weiterhin wird es möglich, die Bohrlochverfüllung nur auf der abzustützenden Seite vorzunehmen. Bei durchlaufender Schweißnaht ist der Verbauträger außerdem wasserdicht ausführbar, was die Ausführung eines wasserdichten Verbaues ermöglicht.
Die Anwendung des Unterpulverschweißverfahrens (UP-Verfahren) ermöglicht eine wirtschaftliche industrielle Herstellung des erfindungsgemäßen Verbauträgers. Hiermit werden Schweißgeschwind!gkeit von über 2 Meter pro Minute erreicht. Weitere Vorteile sind: große Einschmelztiefen bis ca. 18 mm, geringer Drahtverbrauch, Fließfertigung, hochwertige Schweißnähte, niedriger Energieverbrauch, automatisches Verfahren, keine besonderen Schutzmaßnahmen erforderlich.
Eine weitere bevorzugte Ausführungs form des Verbauträgers sieht eine parallele Anordnung der Stege (5) und einen rechtwinkligen Anschluß der Flansche (3) an die Stege (5) vor. Die parallele Anordnung der Stege (5) ermöglicht die konstruktiv einfache An Ordnung von Erdankern innerhalb des Verbauträgers, wobei sich der Ankerkopf beispielsweise auf 2 Stahlplatten (11) abstützt, die an die beiden Stege angeschweißt sind. Das Anbringen der Ankerköpfe direkt auf den hintern Flanschen ist unerwünscht, da die Erdanker beim Ausbau des Verbaues in der Regel abgebrannt werden und hierbei die hinteren Flanschen beschädigt würden.
Der erfindungsgemäße Verbauträger kann sowohl eingerammt als auch in Bohrlöcher eingebracht werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, die anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt des Verbauträgers
Fi g. 2 eine Schweißverbindung des Verbauträgers
Fi g. 3 eine Flanschausbildung des Verbauträgers
Fi g. 4 eine Schweißverbindungsanordung
Fig. 5 einen Verbauträger mit aufgesetztem Erdanker
Fi g. 6 Horizontalschnitt zu Fig. 5
Fi g.. 7 einen Verbauträger mit versenktem Erdankerkopf
Fi g. 8 Horizontalschnitt zu Fig. 7
Fig. 9 Darstellung des erforderlichen Bohrlochdurchmessers Fig. 10 Bohrlochverfüllbereich
Der in Fig. 1 dargestellte Querschnitt eines Verbauträgers ist aus 2 z-förmigen Walzprofilen (1) zusammengesetzt. Die Stege (5) sind parallel angeordnet, die Flansche (3) sind rechtwinklig zu den Stegen (5) angeordnet. Die Schweißverbindung (4) ist einseitig als V-Naht ausgeführt, wobei die z-förmigen Walzprofile, (1) hierfür eine Abkantung (6) vorsehen. Das z-förmige Walzprofil (1) ist punktsymmetrisch geformt, weshalb zur Herstellung eines Verbauträgers eine Profilform ausreicht.
Fig. 2 zeigt eine doppelseitige Schweißverbindung (4) in Form von 2 V-Nähten. Hierfür wird das z-förmige Profil mit 2 Abkantungen (6) an den Flanschen (3) gemäß Fig. 3 hergestellt.
Fig. 4 zeigt eine Verbauträgeransicht auf die Schweißverbindungss eite mit einer Schweißverbindung in Teilabschnitten (7).
Einen Verbauträger mit einem auf die Flansche (3) aufgesetzten Erdankerkopf (8) zeigen die Figuren 5 und 6. Die Ankerkonsole (9) ist ein Vollblech, das an die Flansche (3) angeschweißt ist, und zu Montagezwecken und der Aufnahme der Vertikalkomponente der Ankerkraft dient. Erforderlichenfalls können auf der Baugrubenseite Bindebleche (10) an die Flansche (3) angeschweißt werden, um die Steifigkeit des Verbauträgers in Richtung der Verbauebene zu erhöhen.
Fig. 7 und 8 zeigen die Anordnung eines versenkten Ankerkopfes innerhalb des Verbauträgers. Diese Ausführungsform kommt zur Ausführung, wenn die Bauwerkswand ohne Arbeitsraum direkt an den Verbau anbetoniert wird ("Berliner Verbau"). Zwei Stahlplatten (11), die beidseitig an die Stege (5) angeschweißt sind, dienen als Auflager für den Ankerkopf, der aus einer Auflagerplatte (12), einer Keilscheibe (13), dem Ankerring (14) und den Keilen (15) besteht. Falls erforderlich, kann der Verbauträger an seiner offenen Seite beispielsweise durch Abschnitte (16) eines U-Profiles, das an die Stege (5) beidseitig angeschweißt ist, in Richtung der Verbauebene ausgesteift werden.
Fig. 9 zeigt die Verringerung des Außendurchmessers des erfin dungsgemäßen Verbauträgers gegenüber einem gleichwertigen Verbauträger, der aus 2 U-Profilen zusammengesetzt ist. Im Durchschnitt kann das Bohrloch mit einem um 20 % geringeren Durchmesser ausgeführt werden.
Fig. 10 zeigt den notwendigen Bereich (18), der beim Setzen des Verbauträgers in ein Bohrloch wiederverfüllt werden muß. Der Bereich (19) kann frei bleiben, so daß Einsparungen an Verfüllmaterial von ca. 30 bis 50 % möglich sind.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Verbauträger aus Profilstahl mit hutformigem Profil für einen Baugrubenverbau, wobei das hutförmige Profil zwei parallele Stege aufweist, an deren Enden sich rechtwinkelig zu den Stegen verlaufende Flansche anschließen, die an dem einen Stegende einen die beiden Stege miteinander verbindenden Boden bilden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jeder Steg (5) Bestandteil eines separaten, zförmigen Stahlprofils (1) ist, deren einander zugewandte Flansche (3) sich an den Schmalseiten
(2) berühren und an der Berührungsstelle durch eine Schweißverbindung (4) verbunden sind, wobei die Dicke der Flansche
(3) größer ist als die Dicke der Stege (5) und die Schweißverbindung (4) im Unterpulver-Schweißverfahren hergestellt ist.
Verbauträger nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schweißverbindung (4) an der Berührungsstelle einseitig über die ganze Länge des Verbauträgers durchgehend angeordnet ist.
Verbauträger nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schweißverbindung (4) an der Berührungsstelle einseitig nur in Teilabschnitten (7) über die Länge des Verbauträgers angeordnet ist.
4. Verbauträger nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schweißverbindung (4) an der Berührungsstelle beidseitig über die ganze Länge des Verbauträgers durchgehend angeordnet ist.
5. Verbauträger nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schweißverbindung (4) beidseitig nur in Teilabschnitten (7) über die Länge des Verbauträgers angeordnet ist.
6. Verbauträger nach Anspruch 1 und 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schweißverbindung (4) einseitig nur in Teilabschnitten (7) über die Länge des Verbauträgers angeordnet ist, wobei die Teilabschnitte (7) alternierend auf der Innenseite und auf der Außenseite des Verbauträgers angeordnet sind.
7. Verbauträger nach den Ansprüchen 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Breite der Flansche (3) 100 mm bis 120 mm beträgt und die Dicke der Flansche (3) mindestens das 2-fache der Dicke der Stege (5) beträgt.
8. Verbauträger nach den Ansprüchen 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Höhe der Stege (5) ca. 300 bis 400 mm beträgt.
9. Verbauträger nach Anspruch 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die z-förmigen Stahlprofile (1) Walzprofile sind.
10. Verbauträger nach Anspruch 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die z-förmigen Stahlprofile (1) durch Kaltverformung hergestellt sind.
11. Verbauträger nach Anspruch 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schmalseiten (2) der zförmigen Profile (1) auf einer Seite eine gebrochene Kante (6) aufweisen.
12. Verbauträger nach Anspruch 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schmalseiten (2) der zförmigen Profile (1) auf zwei Seiten gebrochene Kante (6) aufweisen.
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