Trennfuge und Fugenschiene
Die Erfindung betrifft Trennfugen zwischen Betondeckenfeldern und insbesondere eine Fugenschiene für solche Felder gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 5.
Üblicherweise werden Fahrbahnen (oder Start- bzw. Rollbahnen auf Flughäfen), die aus Beton bestehen oder einen Unterbau aus Beton aufweisen, entweder Feld für Feld gegossen und innerhalb der Felder so armiert, daß keine Risse auftreten oder es werden die Fahrbahnen (meist unarmiert) durchgehend gegossen und es werden sodann oberflächliche Ein- schnitte angebracht, beispielsweise durch Sägen oder Fräsen, die bewirken sollen, daß die beim Schwinden des Betons während des Aushärtens auftretenden Spannungen sich am Grund der so geschaffenen Kerben konzentrieren und dort zum Reißen führen, es handelt sich somit um eine Art Sollbruchstelle.
In den Bereich dieser Sollbruchstellen werden schon bei der Herstellung der Fahrbahn Fugendübel, die im wesentlichen horizontal und normal zur Erstreckung der Einschnitte liegen, eingelegt, die die Lage der einzelnen Betonfelder zueinander, mit Ausnahme des Schwindens, sichern sollen. Die Rillen bzw. Risse selbst, werden mit Teer od.ähnl., meist dauerplastischem, Material vergossen, wobei man hofft, daß dieses Material die Fugen- dübel vor mechanischen Beschädigungen und Korrosion schützt.
Man hat nun festgestellt, daß bei diesem Aufbau im Laufe weniger Jahre, jedenfalls aber in wesentlich kürzerer Zeit als es der Zerstörung der Fahrbahndecke bzw. Betonoberfläche durch den Verkehr entspricht, schwere Beschädigungen im Fugenbereich stattfinden, wobei üblicherweise die Fugendübel zuerst zerstört werden und sodann durch Bewegungen der Betonfelder zueinander auch diese sanierungsbedürftig werden.
Aus der DE 39 29 187 A ist es für begehbare Fußböden bekannt, Trennfugen mit einer Fugenschiene zu versehen, die im wesentlichen aus zwei L-förmigen Profilen besteht, die mit ihrem längeren Schenkel am planen Unterboden ruhen und deren vertikale Schenkel im wesentlichen eng aneinander liegen und im oberen Bereich, der dem Fußbodenniveau entspricht, mit einer Dichtung versehen sind. Für Straßen und Rollbahnen ist eine derartige
Konstruktion wegen der Unebenheiten des Unterbodens und der hohen dynamischen Belastungen nicht verwendbar.
Aus der EP 0 410 079 A ist eine Fugenschiene für Straßen und Rollbahnen bekannt, die aus zwei im wesentlichen C-förmigen Profilen besteht, deren Stege einander zugewandt verlaufen und eng beieinander liegen. Dabei sind an einem der Profile Halter für Gleithülsen vorgesehen, in die Verbindungsbolzen von der anderen Seite her einschiebbar sind. Im fertigen Zustand sind die Verbindungsbolzen auf einer Seite der Fuge eingegossen und auf der anderen Seite in den eingegossenen Hülsen in axialer Richtung beweglich. Dieser Fugenaufbau ist auch für hohe dynamische Lasten geeignet, doch ist er aufwendig im Aufbau, benötigt beim Transport und bei der Lagerung viel Platz und kann die verwendeten Verbindungsbolzen doch nicht gegen Korrosion schützen.
Die Erfindung bezweckt hier Abhilfe zu schaffen und schlägt- dazu vor, die einzelnen Dek- kenfelder durch die erfindungsgemäßen Fugenschienen voneinander zu trennen.
In einer ersten Variante ist vorgesehen diese, dann bevorzugt L-fbrmigen Schienen samt passend daran befestigten umhüllten Fugendübeln bereits vor dem Gießen der einzelnen Felder an Ort und Stelle anzuordnen und so die einzelnen Felder bereits beim Gießen von- einander zu trennen.
In einer anderen Variante ist vorgesehen, die dann nicht bzw. nicht ausgeprägt L-fbrmigen bzw. C-förmigen Fugenschienen samt passend daran befestigten Fugendübeln an den dafür vorgesehenen Stellen in den noch frischen, nassen Beton zu drücken.
Insbesondere beim Sanieren alter Betondecken ist es auch möglich, durch Fräsen oder Schleifen Einschnitte für die Fugenschiene und die mit ihr verbundenen Fugendübel zu schaffen und nach dem Einlegen mit Beton zu vergießen. Diese Einschnitte können entweder die Form der Fugenschiene samt Dübeln aufweisen oder einfach Streifen passender Breite sein, die nach dem Einbringen der Fugenschiene wieder vergossen werden.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Fugenschiene zwei im wesentlichen dek-
kungsgleiche parallel zueinander liegende vertikale Bereiche oder Schenkel (im folgenden nur Schenkel oder Schienenschenkel genannt) aufweist, wobei jeder dieser Schenkel die Bewegungen des ihm benachbarten Betonfeldes mitmacht. Durch diese Maßnahme wird beim Schwinden des Betons eine genau definierte Fuge geöffnet, wobei jedes der Beton- felder durch die ihm zugehörigen Schienenschenkel im kritischen Bereich abgeschlossen ist, wodurch Beschädigungen der relativ sensiblen Kanten und Ecken der Betonfelder zuverlässig verhindert werden.
In einer Ausgestaltung dieser Variante ist vorgesehen, zwischen den vertikal verlaufenden Schenkeln zumindest in deren oberen Bereich eine horizontal verlaufende Dichtung, bevorzugt dauerelastischer Natur, anzuordnen, durch die das Eindringen von Feuchtigkeit, Sand, Steinchen oder anderen Gegenständen in den Bereich der Fuge verhindert wird. Bevorzugt ist eine weitere Dichtung auch im Fußbereich der Fugenschiene vorgesehen.
Die vertikal verlaufenden Schenkel müssen nicht eben verlaufen sondern können geknickt, gewellt oder auf andere Weise abgeändert geformt sein. Auch der Verlauf der Schenkel im Beton muß nicht genau vertikal sein, sondern kann schräg sein. Die Dübel selbst sollen aber möglichst parallel zur Fahrbahnoberfläche liegen, um die ebene Lage der Betonfelder zueinander sichern zu können.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die Fig. 1 eine erfindungsgemäße Fugenschiene in drei Ansichten, die Fig. 2 eine erfindungsgemäße Fugenschiene im Schnitt quer zu ihrer Längsachse, die Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der Fig. 2, aber mit drei unterschiedlichen Fugenbreiten, wie sie sich im Zuge des Schwindprozesses einstellen, die Fig. 4 eine Variante, die besonders zum nachträglichen Einbau geeignet ist, die Fig. 5 eine weitere Variante ähnlich der der Fig. 3, die Fig. 6 einen schematischen Überblick über weitere Schienenformen und Verlegungsmöglichkeiten und die Fig. 7 eine Variante einer erfindungsgemäßen Fugenschiene.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besteht eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Fugen-
schiene 1 im wesentlichen aus zwei L-fbrmigen Teilschienen 2, 3. Jede dieser L-fbrmigen Teilschienen ruht mit einem ihrer beiden, dem horizontalen, Schenkel am Untergrund und kann dort auch passend befestigt, beispielsweise angenagelt, sein. Die zumeist längeren Schenkel der beiden Teilschienen 2, 3 sind im wesentlichen deckungsgleich angeordnet und verlaufen vertikal vom Untergrund abstehend. Diese beiden Schenkel sind durch nietenartige Bolzen 4 miteinander verbunden, jedoch nur mit einer Haltekraft, die zum Verlegen und Handhaben ausreichend groß ist, nicht jedoch groß genug, um die beim Schwinden des Betons auftretenden Kräfte auszuhalten.
Die Verbindung der einzelnen Teilschienen 2, 3 mit dem umgebenden Beton erfolgt durch Verankerungselemente 5, die jeweils nur an einer der Schienen befestigt sind und in Richtung des benachbarten Betonfeldes von der Oberfläche der Teilschienen abstehen.
Aus der Draufsicht der Fig. 1 sind eine ganze Reihe von kreisförmigen Ausnehmungen 16 in den horizontalen Schenkeln ersichtlich, die, zusätzlich oder statt der Verankerungselemente 5, dazu dienen, die Teilschienen 2, 3 beim Verfüllen des Betons fest mit ihm zu verbinden.
Für die eigentlichen, nur in den Figuren 4 und 5 dargestellten Fugendübel 12 sind bevor- zugt kreisrunde Öffnungen 7 vorgesehen, die selbstverständlich in den beiden Teilschienen 2, 3 zumindest im wesentlichen fluchtend zueinander angeordnet sind, wobei zur besseren Abstützung der einzuschiebenden Fugendübel das ausgestanzte Material nicht völlig ausgestanzt wird, sondern entlang eines kurzen Umfangsabschnittes mit der jeweiligen Teilschiene in Verbindung bleibt und entlang dieser Verbindung weg geklappt wird, bis es im wesentlichen horizontal (genauer: im wesentlichen Parallel zur Fahrbahnoberfläche, aber dies ist erst nach dem Einbau feststellbar) verläuft.
Dies erfolgt beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 nach oben, um die Dübel 12 beim Eindrücken in den frischen Beton zu halten, bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 nach unten, um den Dübeln eine Auflage zu bieten. Bei der Aus ührungsform gemäß Fig. 5 sind Stützflügel extra an den Teilschienen befestigt. Es können auch die Dübel von einem kurzen Stück Rohr, das mit zumindest einer der Teilschienen verbunden ist, umgeben sein.
Aus der Draufsicht der Fig. 1 und der Fig. 2 sind auch die in den bodenseitigen Schenkeln der Teilschienen 2 und 3 vorgesehenen Öffnungen 8 zur Befestigung am Untergrund erkennbar.
Es ist darauf hinzuweisen, daß diese Ausbildung der Fugenschiene nicht die einzige mögliche ist. Es können die beiden Teilschienen auch nur jeweils aus dem vertikal verlaufenden Schenkel bestehen (siehe Fig. 4), um leicht in den noch frischen Beton eingedrückt werden zu können.
Es kann auch gegebenenfalls die Rolle der aufliegenden Schenkel durch Stellfuße übernommen werden (diese können aber auch bei Schienen mit vertikalen und horizontalen Schenkeln verwendet werden), die mit den Teilschienen durch Reibung oder Stifte verbunden sind. Eine solche Ausgestaltung, wie sie bei Estrichschienen in ähnlicher Ausgestal- tung bekannt ist, hat den Vorteil, Unebenheiten des Untergrundes leichter ausgleichen zu können. Die einzige Bedingung, die an derartige Stützfüße zu stellen ist, ist die, daß sie die im Zuge des Schwindens des Betons bewirkte Bewegung der beiden Teilschienen 2, 3 voneinander weg, nicht behindern.
Um das Ausfließen des Betons unter der Fugenschiene durch zu verhindern, insbesondere bei Verwendung von Stellfüßen, werden bevorzugt Dämmstreifen, Matten oder Folien verwendet, die entweder unter der Schiene oder an sie angelegt angeordnet werden.
Die schon mehrfach genannte Bewegung der beiden Teilschienen 2, 3 zueinander (eigent- lieh voneinander weg) geht aus Fig. 3 deutlich hervor. Hierbei ist in der linken Figur der Zustand bzw. die Position der erfindungsgemäßen Fugenschiene beim Einbau dargestellt, in der Mitte während des Schwindvorganges und rechts die Lage nach dem Schwindvorgang. Wie aus der Abfolge dieser Abbildung ersichtlich ist, bewegen sich die beiden Teilschienen 2, 3 normal zu den lotrecht verlaufenden Schenkeln mit dem schwindenden Beton voneinander weg, wobei sie entlang der nietenartigen Bolzen 4 gleiten.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind diese nietenartigen Bolzen 4 so ausgebildet, daß sie
sich mit der rechten Teilschiene 2 mit bewegen und die linke Teilschiene 3 sich entlang der Mantelfläche der Bolzen verschiebt.
Wie insbesondere aus der mittleren und der rechten Ansicht der Fig. 3 ersichtlich ist, ist im obersten Bereich der erfindungsgemäßen Fugenschiene 1 eine im Einbauzustand horizontal verlaufende Dichtung 9 untergebracht, die aus dauerelastischem Material besteht. Diese Dichtung ist im Einbauzustand zwischen den einander zugekehrten Oberflächen der vertikalen Schenkel der Teilschienen 2, 3 in stark deformiertem Zustand eingeklemmt und nimmt im Laufe des Schwindens des Betons und damit des Auseinanderrückens der beiden Teilschienen 2, 3 ihre ursprüngliche, im wesentlichen kreisförmige Querschnittsform wieder ein, wie es in der rechten Abbildung der Fig. 3 ersichtlich ist.
Diese Dichtung 9 verhindert das Eindringen von Schmutz und Wasser in die sich zwischen den Teilschienen 2, 3 bildende Fuge 11 und trägt so einerseits dazu bei, daß diese Fuge sich, beispielsweise bei starker Temperaturerhöhung, wieder zumindest teilweise schließen kann und anderseits dazu, daß die Korrosion sowohl der erfindungsgemäßen Fugenschiene als auch der Fugendübel (soweit diese nicht auf andere Weise geschützt sind) verhindert oder zumindest stark verzögert wird.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine ähnliche Dichtung 10 im Fußbereich der vertikalen Schenkel der beiden Teilschienen 2, 3, dort wo der horizontale und der vertikale Schenkel jeder dieser Teilschienen aufeinanderstoßen, angeordnet, um auch das Eindringen von Verunreinigungen und Feuchtigkeit aus dem Bodenbereich zuverlässig zu verhindern.
Es ist selbstverständlich möglich, statt der oder zusätzlich zu den Dichtungen einen Dämmstreifen zwischen den beiden Schenkeln anzuordnen.
Eine Variante, bei der der Fugendübel in wesentlichen nur aus den beiden vertikalen Schenkeln der Teilschienen 2, 3 besteht, ist in Fig. 4 im eingebauten Zustand vor dem Schwinden des Betons dargestellt. Nach dem Gießen der durchgehenden Tragbetonschichte 1 1 wird, in den noch feuchten bzw. frischen Beton, die erfindungsgemäße Fugenschiene 1 ', die auch die Fugendübel 12 trägt, eingedrückt. Um hier zu einer genauen Lage
zu kommen, weist die Fugenschiene 1' in ihrem oberen Bereich bevorzugt einen Anschlag 14 auf, der im eingebauten Zustand bündig mit der Oberfläche der Tragbetonschichte 11 verläuft.
Der Überstand der Fugenschiene 1' über die Oberfläche der Tragbetonschichte 11 wird durch die Oberbetonschichte 13, die noch vor dem Aushärten der Tragbetonschichte 11, bevorzugt möglichst unmittelbar nach deren Aufbringen (bzw. unmittelbar nach dem Eindrücken der Fugenschiene), aufgebracht wird, abgedeckt. Die Halterung der Fugendübel 12 kann aufpassende Art, beispielsweise durch die dargestellten Halter 15 erfolgen.
Es werden die beiden Betonschichten 11, 13 durch gemeinsames Verdichten (z.Bsp. mittels üblicher Vibratoren) vereint, wobei aber die unterschiedlichen Bestandteile der beiden Schichten im wesentlichen in jeweils ihrer Schichte verbleiben.
Daß die Fugenschiene 1 ' nicht bis zum Untergrund reicht, spielt für ihre ordnungsgemäße Funktion keine Rolle, es bildet sich im verbleibenden Rest der Tragbetonschichte 1 1 ein normaler Schwindriß aus, der aber nicht stört.
Die aus der Fig. 5 ersichtliche Ausbildung einer erfindungsgemäßen Fugenschiene ist geeignet, auch über die Fugenschiene selbst zur Aufrechterhaltung der vertikalen Positionierung benachbarter Betonfelder beizutragen und damit die Dübel zu entlasten. Diese erfolgt durch die dargestellte Querschnittsform, die im wesentlichen die Form einer um 90° aufgerichteten Wanne aufweist und so in gewissem Ausmaß die Wirkung einer Nut- und Federverbindung hat.
Auch diese Fugenschiene wird in den noch nassen Beton einer Tragbetonschichte 11 gedrückt, die oberhalb der Dübel 12 angeordneten Flügel 6 halten dabei die Dübel 12 in ihrer Lage.
Aus der Fig. 5 gehen auch zusätzliche Elemente hervor, durch die jede der beiden Teilschienen 2,3 zuverlässig mit dem ihr zugeordneten Betonfeld verbunden wird: Es handelt sich um einen dünnen, im wesentlichen horizontal vom Schenkel abstehenden Material-
streifen 15, der eine Vielzahl von Durchbrechungen 16 aufweist, wodurch es zur Ausbildung von Brücken des Betons durch diese Durchbrechungen hindurch kommt, die diesen Materialstreifen und damit den ihm zugeordneten vertikalen Schenkel fest mit diesem Betonfeld verbinden.
Die Fig. 6 zeigt auf rein schematische Weise verschiedene Querschnittsformen erfindungsgemäßer Fugenschienen 1', wobei die Details, wie die Verbindungselemente 15, die Halterungen 6 für die Dübel, diese selbst u.ähnl. nicht dargestellt worden ist.
Aus der Fig. 6 geht hervor, daß all die erfindungsgemäßen Fugenschienen 1', die im wesentlichen nur über die vertikalen Schenkel verfügen, in den noch nassen Beton eingedrückt werden können und daß es diese Montageweise erlaubt, die Fugenschienen und damit die Trennfugen zwischen benachbarten Betonplatten nicht normal zur Fahrbahnlängsrichtung vorzusehen, sondern schräg dazu. Der damit erzielbare Vorteil liegt in der deutlich herabgesetzten dynamischen Beanspruchung der Fugen beim Überrollen der Fahrzeuge, insbesondere durch Schwerfahrzeuge und anderseits im deutlich erhöhten Fahrkomfort der Fahrzeuge, die solche Trassen befahren. Bei Betondecken gemäß dem Stand der Technik ist es wegen der Notwendigkeit, die Dübel zueinander in richtiger Position zu verlegen und wegen der an der Oberfläche positionsgenau einzufräsenden Nut zur Ausbil- düng der Setzungsfugen nicht möglich gewesen, ohne unvertretbarem Aufwand derartige schräge Fugen vorzusehen.
Bei Trassen, die mehrere Betonfelder breit sind, werden bevorzugt die quer zur Fahrbahnrichtung verlaufenden Trennfugen im Zick-Zack-Muster angeordnet.
Als Dübel in erfindungsgemäßen Fugenschienen können alle Dübel gemäß dem Stand der Technik oder gemäß der noch nicht bekanntgemachten österreichischen Patentanmeldung A 1786/98, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung übernommen wird, verwendet werden. Dazu gehören insbesondere Dübel aus Metall oder auch Kunststoff bzw. faserverstärktem Kunststoff mit einteiligen oder mehrteiligen Hüllen, deren innere Länge größer ist als die größte Länge der Dübel, wodurch der Längenausgleich beim Schwinden und zufolge der Temperaturunterschiede innerhalb des Dübels
stattfindet.
Wenn im Zuge von Reparaturen eine erfindungsgemäße Fugenschiene in bestehende Betonbahnen eingebracht werden soll, so können in die Bahnen passende Nuten für die Fugenschiene 1,1' gefräst oder anders hergestellt werden, für die Fugendübel 12 werden passende Nuten mit entsprechender Lage und Tiefe hergestellt, es wird eine Fugenschiene 1,1' samt Fugendübel 12 in die Ausnehmungen eingelegt, wobei gegebenenfalls Abstandhalter verwendet werden können, und es wird, gegebenenfalls unter Verwendung eines passenden Klebers, Reparaturbeton in das Nutensystem eingegossen und so die Reparatur der Tragschichte abgeschlossen.
Die erfindungsgemäße Fugenschiene kann aus Metall, insbesondere aus korrosionsbeständigem Metall, wie Aluminium oder auch aus besonders widerstandsfähigem Kunststoff bestehen. Die nietenförmigen Bolzen 4 bestehen bevorzugt-aus Kunststoff und die Dich- tungen 9, 10 können aus so gut wie allen dauerelastischen Materialien bestehen, die salzwasserfest und frostfest sind. Sie können einen ringförmigen (nicht unbedingt kreisring- förmigen) oder einen vollen Querschnitt aufweisen. Beispiele sind Silikonschläuche, Teflonschläuche od.dergl..
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und kann verschiedentlich abgewandelt werden. So ist es nicht notwendig, daß die Verankerungselemente 5 aus zick-zack-förmigem Blech bzw. Kunststoff bestehen, es können die Bolzen 4 anders ausgebildet sein und es kann statt der horizontalen Schenkel der Teilschienen 2, 3 vorgesehen sein, daß die beiden dann nur aus den vertikalen Schenkeln bestehenden Teil- schienen durch getrennte Stellfüße gehalten werden.
In Fig. 7 ist eine Variante dargestellt: Bei C-förmigem Profil der Teilschienen 24, 25 sind die horizontal verlaufenden Schenkel 21, 22 ungleich breit sein, wobei die unteren Schenkel 21 , die als Auflage dienen, breiter sind als die oberen Schenkel 22. In der bevorzugten, dargestellten Ausgestaltung sind die Durchbrechungen für die Dübel 18 einfache Löcher und unterhalb derselben ist ein abgewinkeltes Profil 19, beispielsweise durch Punktschweißen, am vertikalen Steg 17 der Teilschienen befestigt. Dieses abgewinkelte Profil 19
weist im von der Teilschiene abstehenden Teil Löcher 23 auf, durch die die Verankerung des abgewinkelten Profiles 19 und damit der zugehörigen Teilschiene 24 im Beton gesichert wird. Dieser Teil des abgewinkelten Profile 19 ist im Bereich der Löcher der Teilschiene, in die die Dübel 18 gesteckt werden, eingeschnitten und zu U-förmigen Laschen 20 aufgebogen. Die Dübel 18 ruhen daher auf den Stegen der Laschen 20 und werden von den seitlichen Schenkeln dieser U-förmigen Laschen 20 in der richtigen Position gehalten. Zumindest im oberen Bereich ist zwischen den beiden Teilschienen 24, 25 eine Dichtung (nicht dargestellt) vorgesehen, die das Eindringen von Schmutz und Wasser verhindert.