WO2015150523A1 - Tragstruktur einer abdeckung - Google Patents
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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 z. B. from the
- 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 by a support structure according to claim 1 and a method for producing such according to claim 5.
- this object is achieved in a support structure of a cover of a built into the ground structure, eg a shaft or gutter, wherein the cover has a drive-over surface and the support structure extends below this down, in the building and in such a bar-shaped carrier has that whose lower, the surface facing away from the carrier sides load a load on the surface, achieved in that between two areas with minimal tension a thickness of the carrier substantially symmetrically up to a maximum value and then decreasing again to form a - in a bottom view the cover - convex shape is formed.
- 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 first thickness of the carrier for receiving a predetermined load is determined on the basis of a constant over the length of the carrier thickness
- a second thickness of the beams in the areas of minimum tension is determined to accommodate the predetermined load, based on a constant thickness along the length of the beam; and
- the thickness of the carriers is determined to be increasing from the second thickness to the first thickness and decreasing again to the second thickness. Care is taken to ensure that no abrupt transitions occur.
- FIG. 2 is a view along the line II-II of FIG. 1,
- FIGS. 1 and 2 are a bottom view of the cover of FIGS. 1 and 2,
- Fig. 4 is an enlarged view of the area IV of Fig. 3, and
- Fig. 5 is a plan view of an inventively designed
- 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 is apparent in particular from Fig. 2 - from the outer edge inwardly 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 (incorporated) 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 beams 22 act in the regions A, A 'adjacent to the "docking areas" at the ends of the beams 22, the relatively lowest tensile load, in a central area M between the areas A, A' 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.
- 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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Abstract
Die Erfindung betrifft eine 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. Die Erfindung zeichnet sich ferner dadurch aus, 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.
Description
Tragstruktur einer Abdeckung
Beschreibung
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 AI oder DE 10 2011 051 545 AI 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
Träger
Träger Träger Untere Trägerseite, 26 Trägerseitenfläche, 27' Seitenauflage
Claims
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,
d a d u rc h g e ke n n ze i ch n et, 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,
d a d u rc h g e ke n n ze i ch n et, dass
die Abdeckung (10) als vorzugsweise einstückiges Gussteil ausgebildet ist.
3. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2,
d a d u rc h g e ke n n ze i ch n et, dass
die Abdeckung (10) als Sphäroguss-Teil ausgebildet ist.
4. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u rc h g e ke n n ze i ch n et, 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,
g e ke n n ze i ch n et d u rch 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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