DE102015108873A1 - Restraint system on traffic routes - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Rückhaltesystem an Verkehrswegen, das von einem Strang aneinanderstoßender Schutzplanken gebildet ist, die in Abständen mittels Pfosten am Untergrund verankert sind, wobei die Planken aus Massivholz oder verleimten Holzschichten bestehen und mit mindestens einer sich in Längsrichtung der Planken erstreckenden Schicht aus biegeelastischen, zugfestem Kunststoff verstärkt sind und die Planken an den Stoßstellen über metallische Verbindungselemente zugfest miteinander verbunden sind, die so ausgebildet sind, dass sie bei einem seitlichen Stoß gegen den Plankenstrang nachgeben und entweder eine plastische Verformung durch Verbiegung erleiden oder durch gelenkige Verformung des Stoßes unter weitgehender Aufrechterhaltung der Zugkraftübertragung.The invention relates to a restraint system on traffic routes, which is formed by a string of contiguous guard rails, which are anchored at intervals by means of posts on the ground, the planks of solid wood or glued wood layers and at least one extending in the longitudinal direction of the planks layer of flexurally elastic, reinforced plastic are reinforced and the planks are connected at the joints on metallic fasteners tensile strength, which are designed so that they give in a lateral impact against the plank strand and either suffer a plastic deformation by bending or by articulated deformation of the shock with substantial maintenance the tensile force transmission.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Rückhaltesystem an Verkehrswegen nach Anspruch 1. The invention relates to a restraint system on traffic routes according to claim 1.
Es ist bekannt, Rückhaltesysteme an Straßen und Autobahnen hauptsächlich als Stahl- und Stahlbetonsysteme auszuführen. In der Praxis häufig angewandte und nach den Richtlinien für passive Schutzeinrichtungen an Straßen (RPS) eingebaute Stahlschutzplanken fungieren als Zugband und die Stahlprofile ermöglichen neben der Nachgiebigkeit der Pfosten ein hohes Energiedissipationspotential während des Aufpralls. Als Pfosten werden in der Regel sogenannte SIGMA 100 Pfosten verwendet, und für die Stahlschutzplanken-Holme sind B-förmige A- oder B-Profile zugelassen. It is known to carry out restraint systems on roads and highways mainly as steel and reinforced concrete systems. Steel safety barriers often used in practice and built according to Road Guidelines (RPS) act as a drawstring, and the steel profiles allow, in addition to the yielding of the posts, a high energy dissipation potential during impact. As posts usually so-called SIGMA 100 posts are used, and for the steel guard rail spars B-shaped A or B profiles are permitted.
Insbesondere sollen derartige Rückhaltesysteme ein hohes Energiedissipationspotential aufweisen und geringe Anprallkräfte verursachen. Ein Durchbrechen der Fahrzeuge soll verhindert werden. In particular, such restraint systems should have a high energy dissipation potential and cause low impact forces. A breakthrough of the vehicles should be prevented.
Aus
Holz als Werkstoff hat bezogen auf seine Masse eine außerordentlich hohe Tragfähigkeit und als nachwachsender Rohstoff eine negative CO2-Bilanz, d.h. es wird bei der Bearbeitung weniger CO2 freigesetzt als im Holz selbst gespeichert wird. Nachteilig sind das spröde Versagen und das geringe plastische Verformungsverhalten auf Zug. Ein kritischer Bereich bleibt die Verbindungsstelle zwischen benachbarten Planken bzw. der Plankenstoß. Bei der bekannten Lösung wird vorgeschlagen, die Baumstammabschnitte versetzt zueinander anzuordnen, so dass ein stumpfer Stoßbereich vermieden wird. Wood as a material has an extremely high load-bearing capacity in relation to its mass and, as a renewable raw material, a negative CO 2 balance, ie less CO 2 is released during processing than is stored in the wood itself. The disadvantage is the brittle failure and the low plastic deformation behavior on train. A critical area remains the junction between adjacent planks or the plank impact. In the known solution it is proposed to arrange the tree trunk sections offset from one another, so that a blunt abutting area is avoided.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rückhaltesystem an Verkehrswegen mithilfe von aus Holz gefertigten Schutzplanken zu schaffen, das die Anforderung an derartige passive Schutzeinrichtungen erfüllt. Außerdem soll es mit herkömmlichen Stahlschutzplankensystemen weitgehend kompatibel sein. The invention has for its object to provide a restraint system on roads using wooden protection barriers that meets the requirement for such passive protective devices. In addition, it should be widely compatible with conventional steel crash barrier systems.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. This object is solved by the features of claim 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Rückhaltesystem bestehen die Planken aus Massivholz oder verleimten Holzschichten (Brettschichtholz). Die Planken sind mit mindestens einer Schicht aus biegeelastischem zugfestem Kunststoff verstärkt. Dieser kann entweder außen aufgebracht oder bei aus Schichtholz bestehenden Planken in die Planken integriert sein. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorzugsweise mindestens eine Schicht aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) verwendet. In the restraint system according to the invention, the planks of solid wood or glued layers of wood (glulam). The planks are reinforced with at least one layer of flexurally elastic tensile plastic. This can either be applied externally or be integrated into the planks of planks made of plywood. According to one embodiment of the invention, at least one layer of glass fiber reinforced plastic (GRP) is preferably used.
Bei der Erfindung bilden die einen Strang ergebenden Planken einen stumpfen Stoß. Dieser weist zwecks Übertragung von Zugkräften eine geeignete Verbindung auf. Hierzu sind erfindungsgemäß metallische Verbindungselemente vorgesehen, die so ausgeführt sind, dass sie bei einem seitlichen Stoß gegen den Plankenstrang nachgeben. Hierzu erfolgt eine Verbiegung der Verbindungselemente (plastische Verformung) oder die Verbindungselemente bilden eine Art Gelenk, das ebenfalls begrenzt nachgibt, wenn ein seitlicher Stoß stattfindet. In the invention, the planks resulting in a strand form a blunt impact. This has a suitable connection for the transmission of tensile forces. For this purpose, metal fasteners are provided according to the invention, which are designed so that they yield to a lateral impact against the plank strand. For this purpose, a bending of the connecting elements (plastic deformation) or the connecting elements form a kind of joint, which also gives a limited yield when a lateral impact takes place.
Um ein sprödes Versagen im Bereich der Schutzplankenstöße zu verhindern und gegebenenfalls ein zusätzliches Dissipationspotential zu erzeugen, kommt bei der Erfindung im Bereich der Stoßstellen (Knotenpunkte) zwischen den einzelnen Planken einen verformbarer Stoß zum Einsatz. Der verformbare Stoß reduziert Spannungsspitzen bei einem dynamischen Anprall durch nachgebende Verformung. Eine Überbelastung der Schutzplanken wird verhindert, wobei zugleich eine Zugkraftübertragung sichergestellt ist. Dabei soll die Zugbelastungsgrenze der Verbindung zwischen Verbindungselement und Planke nicht überschritten werden. In order to prevent a brittle failure in the area of the guard rail collisions and possibly to generate an additional dissipation potential, a deformable shock is used in the invention in the region of the joints (nodes) between the individual planks. The deformable joint reduces stress peaks in a dynamic impact due to yielding deformation. An overload of the guard rails is prevented, at the same time a tensile force transmission is ensured. The tensile load limit of the connection between the connecting element and plank should not be exceeded.
Bei dem erfindungsgemäßen Rückhaltesystem sind die zum Einsatz kommenden Schutzplanken aus Holz durch einen Kunststofffaserverbund verstärkt. Der Holzquerschnitt erzeugt die notwendige Steifigkeit und ermöglicht gleichzeitig eine Verformbarkeit durch Versagen einzelner Bereiche im Bereich des Anpralls. Die Energiedissipation ergibt sich aus einer Kombination aus Holzversagen und Nachgiebigkeit der Pfosten. Die Kunststoffverstärkung stellt die Zugbandwirkung sicher und verhindert den Durchbruch des Fahrzeugs auch bei einzelnem Versagen der Holzquerschnitte. Die Zugkräfte werden über die Länge der Schutzplanke wie bei der bekannten Stahlschutzplanken, über den Anschluss an die Pfosten in den Untergrund eingeleitet. Es können zusätzliche lokale Querverstärkungen im Querschnitt der Planken vorgesehen werden. Diese erhöhen die Schub- und Querzugfestigkeit der faserverstärkten Holzplanke und erhöhen die Verbundwirkung zwischen dem Holzquerschnitt und der Kunststofffaserverstärkung. In the restraint system according to the invention, the protective wooden barriers used are reinforced by a plastic fiber composite. The wood cross section creates the necessary rigidity and at the same time allows deformability by failure of individual areas in the area of the impact. The energy dissipation results from a combination of wood failure and compliance of the posts. The plastic reinforcement ensures the tension band effect and prevents the breakthrough of the vehicle even with individual failure of the wood cross sections. The tensile forces are introduced over the length of the guard rail as in the known steel crash barriers, via the connection to the posts in the underground. Additional local transverse reinforcements in the cross section of the planks can be provided. These increase the shear and transverse tensile strength of the fiber reinforced wood plank and increase the bond between the wood cross section and the plastic fiber reinforcement.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist an den Stoßenden der Planken mindestens ein längliches sich parallel zur Längsachse der Planken entsprechendes Element verankert. Die Enden zueinander ausgerichteter Elemente sind durch die Verbindungselemente verbunden. Die länglichen Elemente können zum Beispiel in Bohrungen, die vom Stoßende her vorgesehen werden, in den Planken durch Klebung befestigt sein. Vorzugsweise sind die länglichen Elemente Metallstäbe, insbesondere aus Bewehrungseisen, die in achsparallelen Bohrungen durch Klebung an den Planken befestigt sind. In one embodiment of the invention, at least one elongated element parallel to the longitudinal axis of the planks is anchored to the butt ends of the planks. The ends of aligned elements are connected by the connecting elements. The elongated elements may be secured in the planks by gluing, for example, in bores provided from the butt end. Preferably, the elongated elements are metal rods, in particular made of reinforcing iron, which are fixed in parallel bores by gluing to the planks.
Die zueinander ausgerichteten Enden der länglichen Elemente bzw. Metallstäbe müssen so verbunden sein, dass die gewünschte plastische Verformung bei einem seitlichen Anprall erzeugt wird. Hierzu sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Enden zueinander ausgerichteter länglicher Elemente gemeinsam von einer metallischen Hülse oder Muffe umgeben sind, die auf den länglichen Elementen festgeklemmt ist. Die Hülse oder Muffe kann beispielsweise durch Verformung (Crimpen) festgeklemmt sein. Alternativ hierzu können in die Hülse oder Muffe seitlich Schrauben eingeschraubt sein, die klemmend mit dem länglichen Element innerhalb der Hülse zusammenwirken. Um eine wirksame Zugbandwirkung zu entfalten, sowie auch die gewünschte Energiedissipation bei einem seitlichen Anprall im Stoßbereich zu erzielen, sind vorzugsweise zwei vorzugsweise übereinander angeordnete Verbindungen zwischen den Planken vorgesehen, etwa in Form der beschriebenen länglichen Elemente oder metallischen Stäbe, wobei die länglichen Elemente oder die Stäbe eine Schwächung aufweisen können, dass bei einem seitlichen Stoß eine plastische Verformung eintritt, ohne dass die Zugkraftübertragung beeinträchtigt wird. The mutually aligned ends of the elongated elements or metal bars must be connected so that the desired plastic deformation is generated in a lateral impact. For this purpose, an embodiment of the invention provides that the ends of mutually aligned elongated elements are jointly surrounded by a metallic sleeve or sleeve which is clamped on the elongated elements. The sleeve or sleeve may for example be clamped by deformation (crimping). Alternatively, screws may be laterally screwed into the sleeve or sleeve, which cooperate by clamping with the elongated element within the sleeve. In order to develop an effective Zugbandwirkung, as well as to achieve the desired energy dissipation in a side impact in the joint area, preferably two preferably superposed connections between the planks are provided, such as the described elongated elements or metallic rods, wherein the elongated elements or Rods may have a weakening that occurs in a lateral impact plastic deformation, without the tensile force transmission is impaired.
Es ist vorzuziehen, dass die Holzplanken an den Stößen satt gegeneinander liegen. Daher sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass nahe der Stoßstelle eine seitliche Ausnehmung in den Planken vorgesehen ist, in welche die Enden der länglichen Elemente bzw. der Metallstäbe hineinstehen. Die Ausnehmungen ermöglichen etwa mit Hilfe der erwähnten Hülse oder Muffe eine Verbindung der länglichen Elemente miteinander. Die Ausnehmungen sind vorzugsweise seitlich und zur Fahrbahn hin gerichtet, sie können theoretisch auch auf der gegenüberliegenden Seite vorgesehen werden. In diesem Falle ist es aber nicht mehr möglich, die Pfosten im Stoßbereich zu befestigen. Nach einer Verbindung der Planken im Stoßbereich mittels der erwähnten Verbindungselemente werden die Ausnehmungen durch eine geeignete Abdeckung verschlossen. It is preferable that the wood planks against the bumps are against each other. Therefore, an embodiment of the invention provides that near the joint a lateral recess is provided in the planks, in which the ends of the elongate elements and the metal rods protrude. The recesses allow about using the aforementioned sleeve or sleeve connection of the elongated elements together. The recesses are preferably directed laterally and towards the roadway, they can theoretically be provided on the opposite side. In this case, it is no longer possible to attach the posts in the joint area. After connecting the planks in the joint area by means of the mentioned connecting elements, the recesses are closed by a suitable cover.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindungselemente nahe der Stoßstelle eine Schwächung aufweisen, die bei einem seitlichen Anprall auf den Plankenstrang gegenüber den übrigen Bereichen der Verbindungselemente bevorzugt plastisch verformt wird. Durch entsprechende Auslegung der Schwächung lässt sich das Ausmaß der plastischen Verformung bei seitlichen Anprallvorgängen verhältnismäßig genau einstellen. Werden die länglichen Elemente zum Beispiel von Metallstäben gebildet, können diese nahe der Stoßstelle durch mindestens eine Ringnut geschwächt sein. Eine Verformung durch Verbiegung der Stäbe findet dann bevorzugt im Nutbereich statt. According to another embodiment of the invention it is provided that the connecting elements near the joint have a weakening, which is preferably plastically deformed in a lateral impact on the plank strand with respect to the remaining areas of the connecting elements. By appropriate design of the weakening, the extent of the plastic deformation can be adjusted relatively accurately in lateral impact processes. If the elongated elements are formed, for example, by metal rods, they may be weakened near the joint by at least one annular groove. Deformation by bending the bars then preferably takes place in the groove area.
Eine andere Möglichkeit der Verbindung von Holzplanken miteinander im Stoßbereich sieht vor, dass jedes Stoßende der Planken ein Verbindungselement aufweist, von dem ein erster Abschnitt fest mit einem Stoßende verbunden ist und ein zweiter Abschnitt eine Öffnung aufweist, deren Achse quer zur Längsrichtung des Plankenstrangs verläuft. Durch quer zur Längsachse der Planken ausgerichtete Öffnungen beider Verbindungselemente ist ein Verriegelungsbolzen hindurchgeführt. Der erste Abschnitt ist vorzugsweise als Flachteil geformt und mit einer in die Planke eingelegten Kunststoffschicht verklebt, beispielsweise mittels Epoxidharz. Die Kunststoffverstärkungsschicht kann beispielsweise eine Glasfaserschicht sein. Es versteht sich, dass bei dieser Ausführung Schichtholz eingesetzt wird, um das Einlegen der Verstärkungsschicht zu ermöglichen. Das Flachteil kann auch eine Querschnittsschwächung aufweisen, um eine Überbelastung der Klebeverbindung zu verhindern. Another possibility of joining wood planks together in the joint area provides that each butt end of the planks has a connecting element, of which a first portion is fixedly connected to a butt end and a second portion has an opening whose axis is transverse to the longitudinal direction of the plank strand. By aligned transversely to the longitudinal axis of the planks openings of both connecting elements, a locking bolt is passed. The first section is preferably formed as a flat part and glued to a plastic layer inserted into the plank, for example by means of epoxy resin. The plastic reinforcing layer may be, for example, a glass fiber layer. It is understood that in this embodiment, laminated wood is used to allow the insertion of the reinforcing layer. The flat part may also have a cross-sectional weakening to prevent overloading of the adhesive bond.
Vorzugsweise weist jedes Verbindungselement mindestens zwei Augen auf, wobei die Augen beider Verbindungselemente verschränkt angeordnet sind. Auch in dem zuletzt erläuterten Fall sind die Holzplanken nahe dem Stoß mit einer Ausnehmung versehen, um eine Verbindung über die Verbindungselemente und den Bolzen herzustellen. Die Verbindungselemente bilden ein Gelenk, das bei einem Stoß eine begrenzte Auslenkung der Stoßenden der Planken zulässt bzw. ermöglicht ohne Überschreiten der maximalen Längszugfestigkeit des Plankenstrangs. Preferably, each connecting element has at least two eyes, wherein the eyes of both connecting elements are arranged entangled. Also in the last explained case, the wood planks are provided near the joint with a recess to make a connection via the connecting elements and the bolt. The connecting elements form a joint that allows a limited deflection of the butt ends of the planks in a shock or allows without exceeding the maximum longitudinal tensile strength of the plank strand.
Ein Schutzbrett an der Oberseite des Plankenstrangs dient u.a. dem Wetterschutz. Das Schutzbrett weist zur Seite hin ein Gefälle auf, das ein Ansammeln von Wasser verhindert. A protective board on the top of the plank strand is used u.a. the weather protection. The protective board has a slope to the side, which prevents accumulation of water.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to drawings.
In
Wie sich aus
Von den Ausnehmungen
Die in den Ausnehmungen
Die zur Fahrbahn hinweisende Ausnehmung
Die Planken
In den
Wie insbesondere aus
Der flache Abschnitt
Es versteht sich, dass nach dem Zusammenfügen benachbarter Planken
Die Befestigung der Planken
Auf der Oberseite des Plankenstrangs ist ein Schutzbrett
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