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Die
Erfindung betrifft eine Schutzplankenanordnung für Fahrbahnen, insbesondere
für den
Einsatz am Fahrbahnrand, am Mittelstreifen oder zur Absicherung
von Gefahrenstellen, mit einer Mehrzahl von bodenseitig festgelegten
Ständern
und einer Leitplanke, welche an den Ständern befestigt ist und mittels
welcher die Ständer
miteinander verbunden sind.
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Derartige
Schutzplankenanordnungen werden seit vielen Jahren sehr erfolgreich
als zuverlässige Rückhalteeinrichtungen
eingesetzt, um z. B ein Überschreiten
des Fahrbahnrandes durch ein vom Wege abgekommenes Fahrzeug zu unterbinden.
Damit soll eine weitergehende Gefährdung von sich im Fahrzeug
befindenden Personen bspw. an Böschungen
oder auf Brücken
vermieden werden. Zudem dienen derartige Schutzplankenanordnungen
auch als Schutzeinrichtung für
benachbarte Einrichtungen wie bspw. einsturzgefährdete Tragwerke oder dergleichen.
Sie sind zumeist aus Stahl ausgebildet.
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Solche
Schutzplankenanordnungen sind dabei aus gezielt aufeinander abgestimmten
und in bestimmter Weise miteinander verbundenen Einzelelementen
aufgebaut. Diese lassen in gewissen, berechenbaren Grenzen eine
plastische Verformung zu, um die beim Aufprall auftretenden Kräfte absorbieren
zu können. Hierzu
wirkt die Leitplanke mit den einzelnen Ständern zusammen, wobei sie Aufpralllasten
auf mehrere Ständer
verteilt und so zuverlässige
Rückhalteeigenschaften
bereitstellt. Hierbei haben bereits relativ einfach aufgebaute und
kostengünstig
bereitstellbare Schutzplankenanordnungen mit einer Leitplanke, welche
an einer Mehrzahl von bodenseitig festgelegten Ständern befestigt
ist und diese miteinander verbindet, eine hinreichende Stabilität, um den
Anforderungen in der Regel gerecht werden zu können.
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Dennoch
ist es häufig
gewünscht,
Schutzplankenanordnungen so weiter zu bilden, dass sie höhere Aufhaltestufen
nach EN 1317 erreichen können,
um so die Verkehrs sicherheit weiter zu erhöhen. Da derartige Schutzplankenanordnungen
andererseits über
viele Kilometer hinweg an Fahrbahnrändern etc. zu finden sind, spielt
die Komplexität
und somit der Kostenaufwand für
die Bereitstellung dieser Anordnung eine erhebliche Rolle bei der
Realisierbarkeit derartiger Vorhaben. Insbesondere aus Kostengründen kommt
es daher durchaus auch darauf an, für jede mögliche Gefahrenstelle eine
hierfür
geeignete Schutzplankenanordnung bereit zu stellen, ohne dass die
Kosten durch übertriebene
konstruktive Ausgestaltungen in ungerechtfertigt hohe Bereiche getrieben
werden.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schutzplankenanordnung
derart weiterzubilden, dass deren Rückhalteeigenschaften mit geringem
konstruktiven Aufwand verbessert werden.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Schutzplankenanordnung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst. Diese
zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie eine Stützeinrichtung
zur Abstützung
der Leitplanke auf der einer Gefahrenstelle abgewandten Seite aufweist,
wobei die Stützeinrichtung
als Profilholm ausgebildet ist und die Ständer miteinander verbindet,
und wobei die Stützeinrichtung
zwei freie Schenkel aufweist, welche in Richtung zur Leitplanke
ausgerichtet sind und diese rückseitig
abstützen.
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Es
ist somit erfindungsgemäß vorgesehen,
die Leitplanke auf der Rückseite
mit einer Art Verstärkungselement
zu kombinieren, welches gezielt mit seinen freien Schenkeln abstützend auf
die Leitplanke einwirkt. Da diese Stützeinrichtung zugleich ebenso
wie die Leitplanke die Ständer
miteinander verbindet, ergibt sich insgesamt eine konstruktiv aufeinander
abgestimmte Anordnung mit einer insbesondere entgegen einem zu erwarteten
Aufprall besonders wirksamen Versteifung. Da dieser Versteifungseffekt
nicht lokal auf eine Stelle beschränkt ist, sondern über benachbarte
Ständer
hinweg zum Tragen kommt, ergibt sich hiermit eine überraschend
große
Verbesserung der Rückhalteeigenschaften.
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Dabei
hat es sich ferner gezeigt, dass eine derartige Stützeinrichtung
nach Art eines Profilholms mit geringem Aufwand und kostengünstig bereitstellbar
ist. Ferner ist auch der Aufwand zur Montage dieser Stützeinrichtung
in einer Schutzplankenanordnung gering.
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Überdies
ist es somit auch problemlos möglich,
bestehende Schutzplankenanordnungen mit geringem Aufwand mit der
erfindungsgemäß vorgesehenen
Stützeinrichtung
nachzurüsten
und so die Verkehrssicherheit an den gewünschten Stellen zu verbessern,
sowie eventuell zwischenzeitlich verschärften Vorschriften gerecht
werden zu können.
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Die
Erfindung stellt somit eine sehr kostengünstige, leicht zu realisierende
und zudem sehr effektive Verbesserung einer Schutzplankenanordnung
bereit.
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Hierbei
ist zwar bereits aus der
DE 10 2005 020 917 A1 ein auf den ersten
Blick vergleichbares Stützelement
bekannt geworden, welches rückseitig
an der Leitplanke angeordnet ist. Dieses Stützelement ist jedoch lokal
nur im Bereich der Ständer
vorgesehen und läuft
nicht entlang der Leitplanke durch. Die Stützelemente verbinden in diesem
Stand der Technik daher nicht die Ständer. Darüber hinaus werden diese bügelförmigen Stützelemente
nur im Rahmen der sehr komplexen Schutzplankenanordnung dieser bekannten
Bauweise beschrieben und ausschließlich in Verbindung mit den
rohrförmigen
Deformationselementen eingesetzt, welche zwischen der Leitplanke
und einer Trägerschiene
an Ständer
angeordnet sind. Die Stützelemente
gemäß diesem
Stand der Technik verbessern somit die Übertragung einer Aufprallenergie
gerade dann, wenn der Aufprall im Bereich eines Ständers erfolgt
und die Energie direkt in die Deformationselemente eingeleitet werden
soll. Eine Verbesserung der Rückhalteeigenschaften
ist durch die Stützelemente
gemäß der
DE 10 2005 020 917
A1 somit nicht erzielbar, da diese nur lokal den Ständern zugeordnet
sind und nicht miteinander in Verbindung stehen. Eine Kräfteübertragung
von einem Ständer
auf einen benachbarten ist damit nicht möglich. Darüber hinaus verhält sich
die Leitplanke in diesem Stand der Technik im Falle eines Aufpralls
zwischen den Ständern
völlig
unbeeinträchtigt
von den Stützelementen
am Deformationselement. Dieser Stand der Technik konnte daher keinen
Beitrag dazu leisten, zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung
zu gelangen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schutzplankenanordnung
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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So
können
die beiden freien Schenkel an ihren auf die Leitplanke hinweisenden
Kantenabschnitten in vorbestimmten Abständen eine Aussparung aufweisen.
Diese auf den ersten Blick als Schwächung erscheinende Maßnahme hat
den wesentlichen Vorteil, dass das Maß einer eventuellen Biegedeformation
im Zuge eines Aufpralls etc. präziser
kontrollierbar und berechenbar ist. Hierbei ist zu berücksichtigen,
dass eine gewisse Schwächung
der Stützeinrichtung
im Bereich eines Bauteilstoßes
systembedingt nicht vermeidbar ist, da hier Löcher, in der Regel drei Löcher, an
der Stützeinrichtung
vorliegen, welche im montierten Zustand von Schrauben zur Befestigung
von benachbarten Stützeinrichtung
durchgriffen werden. Durch die Ausgestaltung der Aussparungen an
den freien Schenkeln der Leitplanke wird dabei erreicht, dass das
Biegeverhalten der Stützeinrichtung über deren
gesamte Länge
sowie auch über
mehrere aneinander gereihte Stützeinrichtungen hinweg
im Wesentlichen gleich ist. Insbesondere wird hierdurch eine planbare
Biegeweichheit der Stützeinrichtung
erzielt und damit eine kontrollierte Biegedeformation ermöglicht.
Dabei ist die Zugtragfähigkeit
bzw. die Zugbandwirkung gegenüber
einer Stützeinrichtung
ohne derartige Aussparungen nicht beschränkt, da das hierdurch lokal
reduzierte plastische Widerstandsmoment Wpl lediglich der eigentlichen
Schwachstelle an der Stoßstelle
der Stützeinrichtungen
angenähert
ist. Durch diese Maßnahme
zeigt die Stützeinrichtung
somit im Wesentlichen über
die gesamte Länge
hinweg gleiche Verformungseigenschaften und erleichtert daher die
Berechenbarkeit der Anordnung, was sich wiederum auf den Aufwand
für eine
Dimensionierung einer derartigen Schutzplankenanordnung vorteilhaft
auswirkt.
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Dabei
ist es von weiterem Vorteil, wenn die Aussparung als Dreieckskerbe
ausgebildet ist, da sich eine derartige Konfiguration mit geringem
Aufwand herstellen lässt
und das System einfach kalkulierbar ist.
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Von
weiterem Vorteil ist es, wenn die Stützeinrichtung einen im Wesentlichen
U-förmigen Querschnitt mit
den beiden freien Schenkeln und einem Verbindungssteg derart aufweist,
dass ein Innenwinkel zwischen den beiden freien Schenkeln und dem
Verbindungssteg der Stützeinrichtung
jeweils zwischen 90° und
110° beträgt. Hier
hat sich gezeigt, dass mit einer derartigen Ausrichtung der freien
Schenkel gegenüber
dem Verbindungssteg eine besonders zuverlässige Abstützung der Leitplanke erzielt
wird. Darüber
hinaus lässt
sich eine derart ausgestaltete Stützeinrichtung problemlos und
ohne weiteren Bearbeitungsaufwand an unterschiedlichen Arten von
Leitplanken einsetzen, wie am so genannte SP-Holm Profil A oder
SP-Holm Profil B. Durch diese vielfältigen Einsatzmöglichkeiten,
lässt sich
die erfindungsgemäß vorgesehene
Stützeinrichtung zudem
in großer
Stückzahl
und daher besonders kostengünstig
bereitstellen.
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Hierbei
ist es insbesondere auch möglich,
dass der Innenwinkel zwischen den beiden freien Schenkeln und dem
Verbindungssteg der Stützeinrichtung
jeweils zwischen 95° und
100° beträgt. In praktischen
Versuchen hat sich hier eine derartige Konfiguration als besonders
vorteilhaft im Hinblick auf die Rückhalteeigenschaften erwiesen.
Besonders bevorzugt ist dabei ein Winkel von 96°, bei dem sowohl eine einfache
Montage der Anordnung ohne störende
Relation zu anderen Elementen an der Schutzplankenanordnung als
auch eine vielseitige Verwendbarkeit möglich ist.
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Ferner
kann der jeweilige Innenwinkel zwischen den freien Schenkeln und
dem Verbindungssteg der Stützeinrichtung
gleich groß sein.
Durch eine derartige symmetrische Ausgestaltung lässt sich
die Stützeinrichtung
besonders einfach bereitstellen und zuverlässig fehlerfrei montieren.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der
Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigt:
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1 eine
schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schutzplankenanordnung
in einer ersten Ausführungsform;
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2 eine
schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schutzplankenanordnung
in einer zweiten Ausführungsform;
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3 eine
perspektivische Ansicht einer Stützeinrichtung;
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4 ein
Detail der Stützeinrichtung
gemäß 3;
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5 eine
Seitenansicht der Stützeinrichtung;
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6 einen
Querschnitt durch die Stützeinrichtung;
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7 einen
für eine
Vergleichsberechnung schematisierten Querschnitt einer Stützeinrichtung
in einem Bereich ohne Aussparungen an den Kantenabschnitten der
Schenkel; und
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8 einen
für eine
Vergleichsberechnung schematisierten Querschnitt einer Stützeinrichtung
in einem Bereich mit Dreieckskerben.
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Gemäß der Darstellung
in 1 weist eine Schutzplankenanordnung 1 in
einer ersten Ausführungsform
Ständer 2 auf,
wobei eine Mehrzahl derartiger Ständer in der Praxis nebeneinander
aufgereiht ist. Die Ständer 2 tragen
eine Leitplanke 3, welche mittels einer Halteeinrichtung 4 am
jeweiligen Ständer 2 befestigt ist.
Zwischen der Halteeinrichtung 4 und der Leitplanke 3 ist
ferner eine Stützeinrichtung 5 angeordnet.
Die Stützeinrichtung 5 sowie
die Leitplanke 3 sind mittels einer Schraubverbindung 6 an
der Halteeinrichtung 4 befestigt. Die Leitplanke 3 gemäß 1 weist
eine im Wesentlichen M-förmige
Gestalt auf, welche als so genanntes A-Profil bezeichnet wird.
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In 2 ist
eine abgewandelte Ausführungsform
einer Schutzplankenanordnung 1' gezeigt, welche sich von der Schutzplankenanordnung 1 gemäß 1 lediglich
in der Gestalt der Leitplanke unterscheidet. Die in 2 gezeigte
Leitplanke 3' weist
eine etwas andere Querschnittsgestalt als die Leitplanke 3 auf
und wird in der Praxis als so genanntes B-Profil bezeichnet.
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In
der Praxis wird die für
den jeweiligen Einsatzort geeignete Profilart der Leitplanke aus
den bekannten Variationsmöglichkeiten
gewählt.
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In
den 3 bis 6 ist die Stützeinrichtung 5 in
näherem
Detail gezeigt. Wie insbesondere aus 3 erkennbar
ist, ist die Stützeinrichtung 5 nach
Art eines Profilholms ausgebildet und weist einen im Wesentlichen
U-förmigen
Querschnitt auf.
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Dementsprechend
hat die Stützeinrichtung 5 zwei
freie Schenkel 51 und 52, welche über einen
Verbindungssteg 53 miteinander verbunden sind.
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Im
Verbindungssteg 53 sind ferner Langlöcher 54 in einem vorbestimmten
Abstand zueinander ausgebildet, wie insbesondere aus den 3 bis 5 ersichtlich
ist. Der Abstand dieser Langlöcher 54 entspricht
dem Abstand der Ständer 2.
Die Schraubverbindung 6 zur Befestigung der Stützeinrichtung 5 zusammen
mit der Leitplanke 3 bzw. 3' an der Halteeinrichtung 4 erfolgt
durch diese Langlöcher 54 hindurch.
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Wie
insbesondere aus 4 in näherem Detail erkennbar ist,
weisen die beiden freien Schenkel 51 und 52 an
ihren freien Kantenabschnitten, welche im montierten Zustand auf
die Leitplanke 3 bzw. 3' hinweisen, in vorbestimmten Abständen eine
Aussparung bzw. Ausklinkung in Gestalt einer Dreieckskerbe 55 auf. Mittels
dieser Dreieckskerben 55 wird das plastische Widerstandsmoment
in diesem Bereich reduziert, wodurch das Verformungsverhalten der
Stützeinrichtung 5 im
Falle eines Aufpralls verbessert wird und die Ableitung der Aufprallenergie
noch besser gesteuert werden kann. Somit ist eine kontrollierte
Biegedeformation möglich.
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Wie
aus den Figuren ferner erkennbar ist, sind die Dreieckskerben 55 dabei
jeweils im Querschnitt benachbart zu einem Langloch 54 angeordnet.
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Wie
aus 5 ersichtlich ist, weist die Stützeinrichtung 5 an
ihren Enden jeweils eine Mehrzahl von Befestigungslöchern 56 auf,
mittels denen mehrere Stützeinrichtungen 5 entlang
der Schutzplankenanordnung 1 bzw. 1' aneinander gekoppelt werden können. Die
Befestigungslöcher 56 sind
dabei versetzt zu den Langlöchern 54 angeordnet,
um ein störendes
Ineinandergreifen von Elementen und insbesondere der Schraubverbindungselemente
zu vermeiden.
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In 6 ist
ein Querschnitt durch die Stützeinrichtung 5 gezeigt.
Wie hieraus insbesondere ersichtlich ist, weisen die beiden Schenkel 51 und 52 gegenüber dem
Verbindungssteg 53 jeweils einen Innenwinkel α bzw. β auf, welcher
im gezeigten Ausführungsbeispiel
gleich groß ist
und etwa 96° beträgt. Dieser
Winkel hat sich als besonders günstig
erwiesen, um eine zuverlässige
Aufnahme von Aufprallenergien zu erzielen und gleichzeitig verschiedene
Formen von Leitplanken 3 bzw. 3' mit einer einzigen Stützeinrichtung 5 kombinieren zu
können.
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Durch
die in regelmäßigen Abständen von
beispielsweise 666,7 mm bei einer Gesamtlänge von 4300 mm einer Stützeinrichtung
vorliegenden Aussparungen in Gestalt der Dreieckskerben 55 wird
eine planmäßige Biegeweichheit
der Stützeinrichtung
erzeugt und damit eine kontrollierte Biegedeformation bei einem
Anprall ermöglicht,
ohne dass dabei die Zugtragfähigkeit
bzw. die Zugbandwirkung nennenswert eingeschränkt werden würde, da
der verbleibende Nettoquerschnitt hier im Vergleich zum Nettoquerschnitt
im Bereich des Holmstoßes
nahezu unverändert
ist.
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In
der nachfolgenden Tabelle ist in Verbindung mit den 7 und 8 ein
Vergleichsbeispiel zwischen dem Querschnitt einer Stützeinrichtung
in einem Bereich ohne Aussparungen an den Kantenabschnitten der
Schenkel (7) und in einem Bereich der
Stützeinrichtung
mit Dreieckskerben 55 (8) angegeben.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Stützeinrichtung
aus Stahl S235 mit einer Materialstärke von 3 mm eingesetzt. Der
Verbindungssteg 53 weist hier ein Außenmaß von ca. 153 mm auf und die
beiden Schenkel 51 bzw. 52 stehen außenseitig
etwa 78 mm hiervon vor. Der Innenradius zwischen dem Verbindungssteg 53 und
den beiden Schenkeln 51 bzw. 52 beträgt ca. 5
mm. Die Dreieckskerben 55 sind in diesem Beispiel ca. 20
mm breit und ebenso tief.
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In
der Tabelle sind die maßgebenden
plastischen Grenztragfähigkeiten
angegeben. Wesentlich für
die Wirkungsweise sind dabei die Biegung um die schwache Achse (Mpl,
z), d.h. das theoretische Bruchmoment unter Biegebeanspruchung,
und die Normalkraft im Nettoquerschnitt (Npl, n), d.h. die theoretische
Bruchlast unter Zugbeanspruchung.
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Der
Nettoquerschnitt ergibt sich beim ungeschwächten Querschnitt (
7)
durch die Querschnittsfläche
abzüglich
der Lochung am Holmstoß (3·Durchmesser
18 mm), sowie beim geschwächten
Querschnitt (
8) durch die aufgrund der Dreieckskerben
55 geschwächte Querschnittsfläche abzüglich der
Lochung für das
Langloch (1·Breite
18 mm).
| | Ungeschwächter Querschnitt
gemäß Fig. 7 | Geschwächter Querschnitt
gemäß Fig. 8 |
| DZ | 16,74 | 16,30 |
| DV | 7,72 | 5,72 |
| Querschnittsfläche A [cm2] | 9,00 | 7,79 |
| Plastisches
Moment Mpl, y [kNm] | 18,7 | 15,2 |
| Plastisches
Moment Mpl, z [kNm] | 6,2 | 3,4 |
| Plastische
Querkraft Vpl, y [kN] | 58,1 | 37,0 |
| Plastische
Querkraft Vpl, z [kN] | 82,6 | 85,4 |
| Plastische
Normalkraft Npl [kN] | 323,9 | 280,4 |
| Infolge
Lochung bzw. Aussparung reduzierte maßgebliche Querschnittsfläche | 9,00 – 3·0,3·1,8 =
7,38 | 7,79 – 1·0,3·1,8 =
7,25 |
| Npl
im Nettoquerschnitt Npl, n [kN] | 265,6 | 261,0 |
| Plastisches
Wölbmoment
Mwpl [kNm2] | 0,77 | 0,47 |
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Aus
der Tabelle ist zu entnehmen, dass sich durch die Aussparung die
plastische Momententragfähigkeit
von 6,2 kNm auf 3,4 kNm reduziert, während die plastische Normalkraft
im Nettoquerschnitt dagegen nur von 265,6 kN auf 261 kN abnimmt,
also in etwa unverändert
ist.
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Die
Erfindung lässt
neben den erläuterten
Ausführungsformen
weitere Gestaltungsansätze
zu.
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So
lässt sich
die Stützeinrichtung 5 auch
mit anderen Arten von Leitplanken als den in den 1 und 2 gezeigten
kombinieren.
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Ferner
ist auch die Querschnittsgestalt der Stützeinrichtung 5 nicht
auf die im Wesentlichen U-förmige Ausführungsform
beschränkt.
Vielmehr ist es bspw. auch möglich,
an den Schenkeln 51 und 52 abgewinkelte Fortsätze anzuordnen,
mittels denen Abstützflächen an
der Rückseite
der Leitplanke bereit gestellt werden.
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Der
Innenwinkel α bzw. β der Schenkel 51 und 52 gegenüber dem
Verbindungssteg 53 ist nicht auf die hier erläuterten
96° beschränkt und
kann je nach Einsatzfall und Gestalt der verwendeten Leitplanke
variieren. Bevorzugt liegt der Innenwinkel in einem Bereich zwischen
90° und
110°, wobei
auch hiervon abweichende Winkel möglich sind.
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Ferner
ist es auch nicht zwingend erforderlich, dass die beiden Innenwinkel α und β identisch
ausgebildet sind.
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Anstelle
der Dreieckskerben 55 können
zudem auch andere geometrische Gestalten für eine Aussparung treten, wie
bspw. halbrunde Aussparungen oder rechteckige. Insbesondere ist
es auch möglich,
in einer vereinfachten Ausführungsform
auf eine derartige Aussparung, d.h. auf die Dreieckskerben 55 gänzlich zu
verzichten.