DE2836382A1

DE2836382A1 - Daemmzwischenlage fuer die elastische lagerung der bettung von gleiskoerpern

Info

Publication number: DE2836382A1
Application number: DE19782836382
Authority: DE
Inventors: Karl-Albert Dr Kohler
Original assignee: Getzner Chemie & Co GmbH
Current assignee: Getzner Chemie & Co GmbH
Priority date: 1977-09-07
Filing date: 1978-08-19
Publication date: 1979-03-15
Also published as: IT7868994A0; NL7808437A; AT352164B; ATA644077A; IT7853654V0; FR2402741B1; IT1115558B; GB2003962A; JPS5449705A; CA1125718A; US4235371A; DE2836382C3; GB2003962B; DE2836382B2; CH630975A5; FR2402741A1

Description

Pat entinhab er:

Getsner Chemie Gesellschaft mbH. & Go. Bludenfc - Bürs (Österreich)

Gegenstand:

Dämmswischenlage für die elastische Lagerung der Bettung von Gleiskörpern

Unionspriorität: Österreich (A); 1977 OS 07; A 6440/77

Erfinder:

Kohler Dr. Karl-Albert
D - 8022 Grünwald (BRD)

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Dämmzwischenlage für die elastische Lagerung der Bettung von Gleiskörpern gegenüber dem die Bettung tragenden Planum, welche zumindest zweischichtig aufgebaut und aus elastisch verformbarem Material gebildet ist,.

Es ist bekannt, zur Verminderung des Körperschalls bei Gleisstrecken auf Kunstbauten die Gleisbettung elastisch zu lagern. Solche elastische Lagerungen werden auch bei Hochgeschwindigkeitsstrecken vorgesehen, um zu verhindern«, daß durch die starken dynamischen Beanspruchungen die Gleisbettung zerstört wird. Ferner kann durch eine solche elastische Lagerung ein gleichmäßiges Einfedern des Oberbaues in Anpassung an den natürlichen Untergrund erzielt werden. Für diese elegische Lagerung dienen Matten aus Gummi oder gebundenem Gummigranulat mit Deckschichten«, die zwischen dem Planum und der Schotterbettung eingelegt werden. Bei Kunstbauten ist das Planum in der Regel durch eine Stahlplatte oder eine Betonfläche gebildet. Bei der Verwendung von Gummi kann die für eine ausreichende Dämpfung bei der auftretenden dynamischen Beanspruchung notwendige Weichheit nur durch den Einbau von Luftkaminern oder durch Profilgebung erreicht werden.

Bei direkter Auflage der Schotterbettung auf der Gummimatte ist es daher notwendig, die punktweise Belastung durch den Schotter mit Hilfe einer möglichst starren Deckschicht auf Kosten der Bauhöhe in eine gleichmäßige Flächenbelastung umzuformen.

Ziel der Erfindung ist es, eine Dämmzwischenlage zu schaffen, die die ihr zugedachte Funktion nicht nur in idealer Weise er-

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füllt, sondern die darüberhinaus auch noch eine ausreichende Lebensdauer aufweist und die auch bei Langzeitbeanspruchung gleichbleibendes elastisches Verhalten besitzt und mit der geringe Bauhöhen eingehalten werden können. Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß sowohl die Oberschichte wie auch die Unterschichte aus kompressiblem (volumselastischem) Material besteht. Oberschichte und Unterschichte haben dabei getrennte Punktionen zu erfüllen. Die Unterseite der Schotterbettung, die auf der Oberseite der Dämmzwischenlage aufliegt, ist sehr rauh und durch die Eckenkanten und -spitzen der einzelnen, die untere Grenzschichte der Bettung bildenden Schottersteine gekennzeichnet. Diese Eckenkanten wnd -spitzen der Schottersteine werden unter volumselastischer Verformung von der Oberschichte aufgenommen, in diese sozusagen eingebettet, wobei diskrete (örtlich begrenzte) Zonen durch diese statische Belastung stark beansprucht werden, vorzugsweise bis in den progressiven Bereich der elastischen Kennlinie dieser Oberschichte. Diese Oberschichte ist dabei so gemessen, daß die an ihrer Oberseite unter der statischen Belastung der Bettung und des Gleiskörpers hervorgerufenen hochbeanspruchten diskreten Zonen bis zur Unterseite der Oberschichte in eine über die ganze Fläche dieser Unterseite im wesentlichen gleichmäßig verteilte Belastung umgewandelt, transformiert wird, so daß die Unterseite unter einer über ihre ganze Oberfläche verteilte, gleichmäßigen Flächenbeanspruchung steht. Durch die Oberschichte ist dabei die auf sie einwirkende punktförmige Belastung so weit in ihrer Verteilung umgeformt, daß die Unterschichte durch diese statische Last nur geringfügig beansprucht wird, vornehmlich so, daß bei zusätzlich dynamischer Beanspruchung Verformungen im linearen Bereich der Federkennlinie

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auftreten. Die Elastizität der Ober- bzw. Unterschicht richtet sich daher vornehmlich nach den auftretenden statischen bzw. dynamischen Beanspruchungen und dem gewünschten Bettungsmodul.

Es liegt die Vermutung nahe, daß die beiden Schichten unbedingt unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisten müßten, damit die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst werden kann. Die bisherigen praktischen Erfahrungen und ■Versuchsergebnisse stehen jedoch überraschenderweise mit dieser Vermutung in Widerspruch. Theoretische Überlegungen bieten folgende Erklärung zu diesem überraschenden Effekt: Die Oberfläche der Oberschichte wird durch die scharfkantigen Steine punktförmig belastet und verformt. Die Verformungskräfte an den einzelnen punktförmigen Belastungszonen breiten sich nach allen Seiten in der Oberschichte aus. An der Zwischentrennflache können jedoch nur vertikale Kräfte, also nur Kräfte in der Senkrechten zur Zwischentrennfläche übertragen werden, nicht aber Kräfte, die in dieser Fläche selbst wirken, so daß der angestrebte Effekt tatsächlich erreicht werden kann, auch wenn zwei Schichten gleicher physikalischer Eigenschaften (Elastizitätsmodule) verwendet werden, der Effekt jedoch ausbleibt, wenn nur eine der Gesamtstärke der beiden Dämmzwischenlagen entsprechende "einstückige" Dämmzwischenlage vorgesehen würde.

Bei hochbeanspruchten Gleisanlagen ist es vorteilhaft, zwischen den beiden kompressiblen Schichten eine nicht volumenkompressible blattförmige Einlage vorzusehen,, welche eine hohe Kerbfestig keit und eine hohe Elastizität aufweist. Diese blattförmige Einlage hat die Aufgabe, die auf die Oberschichte einwirkende sta-

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tische punktförmige diskrete Belastung noch weiter hinsichtlich ihrer Verteilung au transeformieren, also in eine homogene Flächenbelastung für die Unterschichte umzuwandeln, und bei etwaiger Verletzung der Oberschichte ein Vordringen einzelner Schottersteine in die Unterschichte zu verhindern.

Die Figuren veranschaulichen die Erfindung. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Gleiskörper; die Fig. 2 und 3 Querschnitte durch die verwendbaren Dämmzwischenlagen; Fig. 4- das in Fig. i im Kreis A befindliche Detail in vergrößertem Maßstab und die Fig. 5 die Federkennlinie der Oberschichte und der Unterschichte und die Bereiche ihrer Beanspruchung unter der statischen Last.

Auf eine Stahl-platte 1, beispielsweise als Teil einer Stahlbrückenkonstruktion, ist eine Schotterbettung 2 aufgeschüttet, die den aus Gleis 4- und Schwellen 3 bestehenden Gleiskörper trägt. Zwischen der Bettung 2 und der Stahlplatte 1 ist die Dämmzwischenlage 5 vorgesehen. Eine solche Dämmzwischenlage (Fig. 2) besteht aus einer Oberschichte 6 von ca, 5 bis 20 mm Stärke s, einer Unterschichte 7 mit einer Stärke s von ca. 5 bis 20 mm und einer blattförmigen Einlage 8 von ca. 1 bis 4- mm Stärke. Oberschichte und Unterschichte 6 und 7 bestehen aus kompressiblem, volumselastischem Material, vornehmlich aus einem hochelastischen, abriebfesten, geschäumten Kunststoff, beispielsweise Polyurethan. Die Oberschicht und die Unterschicht können dabei unterschiedliche Elastizitätsmodule aufweisen. Die

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blattförmige Einlage 8 besteht ebenfalls aus einem Elastomer, beispielsweise aus einem ungeschäumten Polyurethan mit hohem Elastizitätsmodul, hoher Dehnbarkeit sowie hoher Kerbfestigkeit.

Im Detail A, in Pig. 4- in vergrößertem Maßstab gezeigt, ist die Wirkung dieser Dämmzwischenlage unmittelbar erkennbar. Die untere Grenzschichte der Schotterbettung 2, die unmittelbar auf der Oberseite 9 der Oberschichte 6 aufliegt, ist durch eine Vielzahl nebeneinanderliegender, kantiger Schotterstein 10 gebildet, die als punktförmige Belastung P auf die Oberschichte 6 einwirken, diese in örtlich begrenzten, diskreten Zonen hoch beanspruchen und dabei verformen, wobei diese untere Grenzschichte der Schotterbettung 2 zumindest teilweise in der Oberschichte 6 eingebettet wird. Die Stärke s und der Elastizitätsmodul dieser Oberschichte 6 ist so bemessen, daß die oberflächigen punktförmigen Verformungen und Belastungen über die Höhe s abgebaut und umgewandelt werden, nämlich zu einer flächenförmigen Belastung, wobei dieser Vorgang durch die blattförmige Einlage 8 aus nicht kompressiblem Material bezüglich der Unterschichte 7 begünstigt wird, so daß die obere Grenzfläche 10 der unterschichte 7 nurmehr von einer gleichmäßig verteiltfen Plächenlast beansprucht ist. Bezogen auf die Kennlinie stellt sich die Belastung bzw. die daraus resultierende Beanspruchung etwa so dar, wie die beiden Kennlinien 5" der Oberschichte 5 und 7" der Unterschichte 7 in Fig.5 zeigen.

Die statische belastung durch die Summe der örtlich begrenzt einwirkenden Einzelkräfte P belasten die Oberschichte 5 an den

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Auflagepunkten bis in den progressiven -ereich I ihrer Kennlinie, so daß diese Oberschichte 5 nur noch in geringem Umfang überhaupt eine Federwirkung auszuüben vermag. Ihre Aufgabe ist vielmehr, als Einbettungsmasse zu dienen, zur ausgleichenden Aufnahme von statischen Einzelkräften P. Hingegen ist die Unterschicht 7 nur geringfügig durch die statische Belastung beansprucht, und zwar nur innerhalb des Bereiches II ihrer Kennlinie, so daß für die Dämpfung der dynamischen Belastungen, d.h., wenn eine Zugsgarnitur über die Gleisstrecke fährt, praktisch der gesamte lineare Bereich der Kennlinie 7" noch zur Verfugung steht. Diese Wirkung ist umso günstiger, je gleichmäßiger die statischen Einzelkräfte P über die Oberschichte in eine homogene an der oberen Grenzschichte 10 der Unterschichte anstehende Flächenbelastung transformiert werden, Oberschichte und Unterschichte können Qe nach den Fahrbedingungen und örtlichen baulichen Gegebenheiten unterschiedliche Elastizitätsmodule aufweisen.

Handelt es sich um eine Dämmzwischenlage für gering beanspruchte Gleisstrecken, so kann eventuell auf die blattförmige Einlage verzichtet werden, so daß die Dämmzwischenlage 5¹, wie Fig. 3 zeigt, nur aus Oberschicht 6¹ und Unterschichte 7¹ besteht. Die geschlossenen, elastischen Oberflächen der Oberschichte 6¹ bzw. Unterschichte 7¹ unterstützen den angestrebten Transformationseffekt; würde zum Beispiel eine nichtunterteilte Dämmzwischenlage aus identischem Material gefertigt mit der Stärke s" (Fig.3) so werden die angestrebten Vorteile, insbesondere bei weichen Lagerungen, nur unzulänglich erreicht, da ganz offenbar die die

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Transformation der Kräfte begünstigende Zwischentrennflächen hier nicht vorhanden sind.

Die blattförmige Einlage kann zur Abdichtung des Eauwerks gegenüber Wasaer verwendet werden. In diesem Falle werden die einzelnen, entlang der Gleisstrecke aufeinanderfolgenden Einlagen miteinander dicht verbunden und bilden so eine v/asserdichte Haut.

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Claims

Patentansprüche:

1?) Dämmzwischenlage für die elastische Lagerung der Bettung von
Gleiskörpern gegenüber dem die Bettung tragenden Planus,.
Vielehe zumindest zweischichtig aufgebaut und aus elastisch ver-■ formbarem Material gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
* sowohl die Oberschichte (6, S¹) wie auch die Unterschichte
(7, 7¹) aus kompressiblem (volumselastischem) Material be-. stehen.
2. Dämmzwischenlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden kompressiblen Schichten (6, 7) eine nicht kompressible blattförmige Einlage (S) vorgesehen ist, und diese elastische Einlage eine hohe Kerbfestigkeit aufweist.
3. Dämmzwischenlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberschichte (6, 6¹) und die Unterschichte (7, 7¹) aus
einem hochelastischen, abriebfesten Kunststoffschaummaterial
bestehen.
4. Dämmzwischenlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoffschaummaterial ein Polyurethanschaum vorgesehen ist.
5. Dämmzwischenlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberschichte (6, 6') und die Unterschichte (7, 7¹) unterschiedliche Elastizitätsmodule aufweisen.

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6. Dämmzwischenlage nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Elastizitätsmodul der Oberschichte (6, G¹) kleiner ist als der der Unterschichte (7, 7').
7. Dämmzwischenlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei bestimmungsgemäßem Einbau die Oberschichte (G, 6¹) unter der //irkung der von Bettung und Gleiskörper herrührenden statischen Belastung in diskreten (örtlich begrenzten) Zonen bis in den progressiven Bereich der elastischen Kennlinie belastet ist.
8. Dämmzwischen-1age nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die blattförmige Einlage (8) aus einem nicht geschäumten Polyurethan besteht.
9. Dämmzwischenlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die entlang eines Gleiskörpers aufeinanderfolgenden blattförmigen Einlagen (8) miteinander zur Bildung einer wasserdichten Haut verbunden sind.

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