Eisenbahnschwelle aus vorgespanntem Stahlbeton und Verfahren zu ihrer Herstellung. Man kennt bereits eine Reihe von Vor schlägen für die Ausbildung und Herstellung von Eisenbahnschwellen aus Stahlbeton, das heisst einem Verbundbaustoff aus Stahl und Beton, bei dem der Stahl im wesentlichen die Zugspannungen und der Beton die Druck- sliannungen aufzunehmen hat.
In erster Linie wurde die auf andern Anwendungsgebieten des Stahlbetons benutzte Vorspannung der Bewehrung auf die aus Be ton bestellenden Eisenbahnschwellen übertra gen. Eine solche Schwelle wird an Stelle einer oder zusätzlich zu einer schlaffen Bewehrung mit mindestens einem Stahlstab ausgerüstet, der in Längsrichtung der Schwelle durch diese liindurehgeht und die ihm erteilten Zugkräfte als Druekvorspannung auf den Betonkörper der Schwelle überträgt.
Dies geschieht, wie ebenfalls bekannt ist, finit oder ohne Verbundwirkung zwischen Beton und Stahl. Im letzteren Falle wird der Mahlstab in einem in den Betonkörper ein gebetteten Rohr angeordnet, oder er wird vor dem Betonieren mit einem Überzug, z. B. aus Bitumen, versehen, der eine Haftung des Betons an seiner Oberfläche ausschliesst. Nach dem Erhärten des Betons stützt sich der Stahl stab durch auf seine Enden aufgeschraubte Muttern über Druckplatten gegen die Stirn flächen des Schwellenkörpers ab.
Neben einteiligen, in der erwähnten Art und Weise vorgespannten Schwellen aus Stahl- beton kennt man auch mehrteilige Ausfüh rungen solcher Schwellen. Die Unterteilung des Schwellenkörpers erfolgt dabei in Längs- oder in Querrichtung der Schwelle, also in Quer- bzw. Längsrichtung des Gleises. Die bekannten Querschwellen dieser Art haben zwei als Auflager für die beiden Schienen dienende Betonkörper, die dadurch in eine der Spurweite des Gleises entsprechende Ver bindung miteinander gebracht werden, dass man als dritten, mittleren Teil einen sogenann ten Sparhalter aus Holz, aus Stahl oder aus Beton vorsieht.
Eine ungünstige Beanspru chung der Schwelle auf Biegung und Zug, wie sie durch ungleichmässiges, nur im mittleren Bereich erfolgendes Aufliegen der Schwelle (das sogenannte Reiten ) oder auch dadurch vorkommen kann, dass die Auflagerflächen im Bereich der beiden Schienen einer Gleisstrecke verschieden hoch liegen, versuchte man durch elastische Gestaltung des mit den Auflager körpern fest verbundenen Sparhalters zu ver meiden. Derartige Schwellen haben nur eine begrenzte Lebensdauer, und es ergeben sich Schwierigkeiten bei ihrer Herstellung.
Bei einer weiteren, gleichfalls bekannten Schwellenbauart ist. das sparhaltende Mittel stück durch Einschaltung von Gelenken nach giebig mit. den beiden Auflagerkörpern ver bunden. Durch die Anordnung von Gelenken kann Feuchtigkeit in das Innere der Schwelle vordringen, wodurch Korrosionen eintreten, die die Bewehrung gefährden, insbesondere dann, wenn die Schwellen bei ungünstigen klimatisehen Verhältnissen längere Zeit im Schnee oder im Schmelzwasser liegen müssen. Weiterhin führt die Anordnung von Gelen ken vor allem bei weniger gut unterhaltenem Oberbau dazu, dass an den Enden der Schwel len zu grosse Verdrehungen eintreten, die sich auch auf die Schienen auswirken, wodurch die vorgeschriebene Schienenneigung verlorengeht.
Demgegenüber ist die neue Eisenbahn schwelle aus vorgespanntem Stahlbeton, die aus mehreren miteinander verbundenen Ein zelteilen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelteil der Schwelle aus einem vorge fertigten Betonkörper besteht, welcher zumin dest an der Winterseite abgerundet und dessen Querschnitt kleiner als derjenige der beiden die Auflager für die Schienen bildenden äussern Betonkörper ist und mit diesen beiden Auflagerkörpern mit Hilfe eines die drei Sehwellenteile in der Längsrichtung durchset zenden, nach dem Erhärten des Betons vor gespannten Stahlstabes zu einem gelenklosen Körper verspannt ist.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Herstellen solcher Eisenbahn sehwellen, das darin besteht, dass der Mittel teil der Sehwelle getrennt von den beiden Auflagerkörpern hergestellt wird und dass nach dem Erhärten des Betons der Einzel teile diese mittels eines die drei Schwellenteile in der Längsrichtung durchsetzenden Stahl stabes zu einem gelenklosen Gesamtkörper ver spannt werden.
Diese Herstellung der Schwelle kann z. B. in der Weise erfolgen, dass die Enden des vor gefertigten Mittelteils in die zur Herstellung der äussern Auflagerkörper bestimmte Form 'eingelegt und die äussern Auflagerkörper an die Enden des Mittelteils anbetoniert werden.
Bei einer andern Spezialform des oben an gegebenen Herstellungsverfahrens wird- der vorgefertigte Mittelteil mit seinen beiden En den in an den Stirnseiten der Auflagerkörper angebrachte Ausnehmungen unter Zwischen schaltung einer abbindefähigen Masse, z. B. Zementmörtel, eingefügt. Nachstehend ist eine in der Zeichnung dar gestellte Ausführungsform der Schwelle be schrieben.
Es zeigen: Fig. 1 eine Eisenbahnsehwelle gemäss der Erfindung zur Hälfte in Längsansieht und zur Hälfte im Längsschnitt quer zum Gleis, Fig. 2 die gleiche Schwelle in Draufsicht und Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 111--11I der Fig. 1.
Die dargestellte Schwelle besteht aus zwei äussern, im. wesentlichen -leieli gestalteten Auflagerkörpern 1, 2 aus Beton. Auf diesen werden die Schienen 3 in einer später beschrie benen Art und Weise befestigt. Der gleich falls aus Beton bestehende Mittelteil 4 der Schwelle ist gleichzeitig als Spurhalter aus gebildet. Er ist, wie sich aus der späteren Er läuterung des Herstellungsverfahrens der neuen Schwelle ergibt, mit den beiden Auf lagerkörpern 1 und 2 zu einem fugen- und velenklosen Gesamtkörper verbunden.
In jedem Auflagerkörper 1, 2 ist. eine mit einer entsprechenden Bohrung des Mittel teils 4 fluehtende Längsbohrung vorgesehen, die einen sieh durch die ganze Sehwelle er streckenden Stahlstab 5 aufnimmt.. Der Stahl stab 5 stützt sieh über Muttern 6 und Druck platten 7 im Bereich der äussern Stirnseiten der Auflagerkörper 1, \? gegen diese ab und überträgt die in den Stahlstab 5 in bekannter Weise eingetragenen Spannkräfte in Form einer entsprechenden Drttel@vorspannun < ,# auf die ganze Schwelle.
In den Auflagerkörpern 1 und 2 können zusätzlich nicht dargestellte schlaffe Beweliiain-en zur Aufnahme von Querzugkräften vorgesehen -erden.
Die Befestigungen für die Schienen 3 be stehen aus Klemmplatten 10, -Muttern 11 und Ankerbolzen 12. Die Befestigungsstellen sind, wie Fig. 2 erkennen lässt, in bezug auf die Schienen 3 jeweils gegeneinander versetzt an geordnet. Sie liegen zu beiden Seiten der Spannstange 5. Dadurch wird eine Schwä chung der Auflagerkörper 1 und 2 vermieden.
Die Ausnehnlungen 13 an den äussern Stirnenden der Auflagerkörper 1., 2 zur Auf nahme der Endverankerungen 6, 7 der Spann stange 5 können nach der Eintragung der end- gültigen Spannkräfte durch Pfropfen aus Ze n ient. verschlossen werden. Wenn es für er wünscht. gehalten wird, die Spannstange 5 ii < ielit.räglieli nachzuspannen, so lässt man die :lusnehimnigen offen. Die Endverankerungen 6, -r des Stahlstabes 5 sind dann zum Nach spannen in den Ausnehmungen 13 der Auf lagerkörper 1, 2 leicht zugänglich.
Als Querschnitt für den Mittelteil 4 -wird die Kreisform (Fig. 3) bevorzugt. Der Quer schnitt kann auch beispielsweise ellipsenförmig gestaltet sein, so dass er also zumindest an der Unterseite abgerundet ist.
Bei der neuen Schwelle kann der Mittel teil ohne weiteres so hergestellt werden, da.ss er eine besonders hohe Festigkeit besitzt., um Vorspannkräfte von einer Höhe aufnehmen zu können, wie sie erforderlich sind, damit der Mittelteil allen Beanspruchungen, insbeson dere Verbiegungen, standhält, ohne dass, trotz Vorhandenseins einer gewissen Elastizität, Risse im Beton entstehen.
Die Herstellung eines Ausführungsbei spiels der erfindungsgemässen Schwelle geht nach einem Beispiel des Verfahrens nach der Erfindung wie folgt vor sich: Als Mittelteil 4 wird, wie schon erwähnt, ein vorgefertigter Betonkörper verwendet, der fabrikmässig, und zwar in der Regel in grö sseren Stückzahlen, hergestellt und vor seiner Verwendung, wenn möglich, so lange gelagert wird, class ein weiteres Schwinden des Betons praktisch nicht mehr stattfindet.
Dieser Mit telteil wird in die zur Herstellung des Beton- körpers dienende, nicht dargestellte Scha- lungsforni eingebettet, wobei er mit seinen Enden uni ein gewisses Mass in die für die Auflagerkörper 1 und \? bestimmten Form räume hineinragt.. Nachdem gegebenenfalls die zusätzlichen schlaffen Bewehrungen für die Atiflagerkörper 1 und \_' eingelegt sind, ic#ird der Beton in die Schalungsräume ein gebracht.
Beim Abbinden des Betons verbin < let sich dieser mit dem Mittelteil 4. Nach dem Erhärten des Betons wird in die miteinander längsfluchtenden Längsbohrungen der Einzel teile ein Stahlstab eingesetzt, und dann wer- den die Einzelteile mittels dieses die drei Schwellenteile in der Längsrichtung durch setzenden Stahlstabes zu einem Gesamtkörper verspannt.
lach einem andern Beispiel der Herstel lung werden der Mittelteil und auch die beiden rluflagerkörper fabrikmässig als Fertigteile hergestellt. An den beiden innern Stirnenden, die beim späteren Zusammenfügen dem Mittel teil zugekehrt sind, -werden Ausnehmungen von geeigneter Tiefe vorgesehen, deren Form gebung derjenigen der Enden des Mittelteils a.ngepasst ist. Nach dem Erhärten des Betons der drei Einzelteile werden diese unter Zwi schenschaltung einer abbindefähigen Masse, z. B.
Zementmörtel, ineinandergefügt, wonach sie fugenlos verbunden sind; darauf wird ein längsdurchlaufender Stahlstab in die ent standene Längsbohrung eingebracht und dann dieser Stahlstab gespannt, wodurch die drei Einzelteile gegeneinander verspannt. werden.
Das Eintragen der Vorspannkräfte erfolgt in an sich bekannter Weise bei den beiden beschriebenen Herstellungsarten der Schwelle nach dem Erhärten des Betons und nach der erfolgten Verbindung der einzelnen Schwel lenteile miteinander mit Hilfe hydraulischer Pressen unter entsprechendem Nachstellen der Verankerungen 6, 7. Diese Massnahmen be dürfen keiner weiteren Erläuterungen. Der Vollständigkeit halber sei bemerkt, dass beim Einformen der Schwellenteile Kernkörper von entsprechendem Querschnitt in die Schalung eingelegt. werden, die mit einem das Haften am Beton verhindernden Überzug z. B. aus Bi tumen versehen und nach dem Ausschalen entfernt werden.
Dadurch werden die schon erwähnten Ausnehmungen oder Bohrungen zur Aufnahme des Spannstabes gebildet, die sich in der Längsrichtung der Schwelle er strecken. Die Bohrungen in den einzelnen Schwellenteilen zum Einschieben des Spann stabes können z. B. auch dadurch erzeugt wer den, da.ss in die Schalungen Hüllrohre, z. B. aus dünnem Blech, eingefügt werden, deren liebte Weite etwas grösser ist als der Durch messer des Spannstabes. Diese Hüllrohre ver bleiben in den Betonkörpern.
Wenn die Schwelle mittels des Stahlstabes 5 vorgespannt ist, entsteht im Bereich des Mittelteils 4 wegen der von den Auflager körpern abweichenden Querschnittsgestaltung und -bemessung eine höhere Druckspannung als im Bereich der Auflagerkörper 1 und 2. Diese Druckspannung wird zweckmässig so hoch bemessen, dass auch bei einer gewissen Verbiegung der Schwelle, wie sie z. B. unter dem Einfluss einer unterschiedlichen Höhen lage der Auflagerkörper eintreten kann, keine Rissbildungen auftreten.
Ein besonderer Vor teil der neuen Schwelle liegt dabei darin, dass sie so hergestellt werden kann, da.ss beim Be fahren der Gleisstrecke mit Fahrzeugen, die stark unrunde Räderhaben, der Mittelteil der Schwelle infolge hoher Druckvorspannung und seiner Schlankheit unter dem Einfluss der ent stehenden Schwingungen nicht reisst. Infolge der fugenlosen Verbindung zwischen den drei Teilen der Schwelle kann an diesen Stellen Feuchtigkeit in das Innere derselben nicht eintreten, so dass die Schwelle gegenüber andern bekannten Ausführungen eine längere Lebensdauer hat.
Gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit trägt beim gezeichneten Beispiel auch die feste Aufpressung der Unterlagschei- ben 7 auf die Stirnflächen der Auflagerkörper bei.
Die Form der Auflagerkörper und des Mit telteils kann ohne jede Schwierigkeit den je weiligen Anforderungen angepasst werden.
Für die Formung der Schwellenteile, ins besondere auch der beiden Auflagerkörper bei der Herstellung der Schwelle können sehr einfache und damit billige Schalungskörper verwendet. werden. Dabei besteht noch der zusätzliche Vorteil, dass man die neue Schwelle den verschiedenen Spunveiten ohne beson deren Aufwand an neuen Schalungskörpern durch Herstellen verschieden langer Mittelteile in einfachster Weise anpassen kann. Hier durch werden bedeutende Ersparnisse vor allem in bezug auf den Formenpark ermög licht.
Ausserdem ist damit auch für breite Spu ren eine wirtschaftliche Eisenbahnschwelle aus Beton herstellbar. Bisher waren nämlich zur Herstellung von Betonschwellen für breite Spuren in der Regel teuere, aus Stahl beste hende Spezialformen notwendig. Die Schaf fung einer auch für Breitspur geeigneten Schwelle war wegen der Gefahr des schon ein leitend erwähnten Reitens eine besonders schwierige Aufgabe. Auch diese wird von der neuen Schwelle befriedigend gelöst, denn dadurch, dass der -Mittelteil zumindest an der Unterseite abgerundet ist und das da durch bewirkte Verdrän-en des Sehotters wird die Möglichkeit des Reitens der Schwelle wesentlich vermindert.
Schliesslich erleichtern einerseits das gegenüber den bekannten Sehwel len aus Stahlbeton infolge des im Querschnitt kleiner hergestellten Mittelteils ein kleineres Gewicht der neuen Schwelle, anderseits die Einsehnürung des Mittelteils gegenüber den Auflagern die Arbeiten beim Verlegen im Gleis, dem vielfach ein Entfernen der alten Schwellen vorausgehen muss. Der wenigstens auf der Unterseite gerundete -Mittelteil der Schwelle bietet den angreifenden Händen bei der Verlegearbeit von Hand einen guten Halt, was wichtig ist, weil beim Auswechseln die einzelnen Schwellen unter den Schienen hin durchgeschoben werden.