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Verankerungselement für Befestigungsanordnungen mit
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Befestigungsklammern, insbesondere für Eisenbahnschienen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verankerungselement für Befestigungsanordnungen mit Befestigungsklammern
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Derartige Verankerungselemente werden bei Betonschwellen für Eisenbahnschienen
verwendet, wobei sie mit ihrem Verankerungsteil in den Beton der Schwelle eingelassen
werden.
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Die AT-PS 298 542, DE-OS 24 61 158 und die DE-PS 26 49 527 betreffen
ein Verankerungselement von im wesentlichen gleicher Ausbildungsweise. Es weist
einen oberen Aufnahmeteil auf, mit einer parallel zur Schienenlängsrichtung verlaufenden
Aufnahmebohrung für die Befestigungsklammer und mit einer im wesentlichen horizontalen
Abstützfläche, die sich auf einem
sich auf der von der Schiene abgewandten
Seite erstreckenden Abstützteil befindet. Von der Unterseite des Aufnahmeteils erstreckt
sich vertikal nach unten ein Verankerungsteil, welches zum Zwecke der Verhinderung
des leichten Herausziehens des Verankerungselementes aus der Betonschwelle mit wellenförmigen
Oberflächen ausgestattet ist. Diese bekannten Verankerungselemente ermöglichen jedoch
nur die Verwendung von Befestigungsklammern, welche eine relativ komplexe, d.h.
mehrere gekrümmte Abschnitte aufweisende, und materialverbrauchsintensive Form aufweisen.
Zudem ist die auf die horizontale Abstützfläche wirkende Druckkraft vergleichsweise
hoch. Es wird deshalb versucht, das auf das Verankerungselement über die Abstützfläche
wirksam werdende Abstützmoment durch eine besonders feste, auf der Schwellenoberfläche
aufliegende Ausbildung des Abstützteils aufzunehmen. Dieses Biegemoment kann jedoch
in seiner Wirksamkeit nicht voll ausgeglichen werden, so daß, insbesondere bei den
durch Vorbeifahren eines Zugs auftretenden Durchschüben der Schiene, ein Lockern
des Ankers im Beton zu beobachten ist. Gleichzeitig wirkt durch die zusätzliche
Abstützung der Klammer in der Aufnahmebohrung ein auf den Aufnahmeteil im wesentlichen
senkrecht zur Achsrichtung wirksames Drehmoment, welches zudem in der durch den
Halteabschnitt der Klammer verlaufenden Vertikalebene entsprechend der Neigung des
zweiten Abschnittes der Klammer wirksam wird. Auch wird beim Eintreiben der Klammer
auf diesen zweiten, schrägen Abschnitt geschlagen, wodurch zusätzlich erhebliche
Axialkräfte einwirken, die in Achsrichtung eine Lockerung der Verankerung bewirken
können. Beim Einschlagen wird zudem durch den schrägen zweiten Abschnitt der Klam-
mer
und den Widerstand des Abstützbogens der Klammer auf der Stützfläche ein um die
Vertikalachse des Verankerungsteils wirksames Drehmoment ausgelöst.
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Abgesehen von der relativ breiten Unterseite des Abstützteils und
einem in Querrichtung breit gezogenen Verankerungsteil mit gewellter Oberfläche,
weisen diese bekannten Verankerungselemente keinerlei Vorkehrungen auf, die einem
Lockern oder sogar Herausziehen des Ankers aus der Betonschwelle durch die oben
aufgezeigten Kräfte entgegenwirken würde.
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Aus der EP-A-0 050 048 ist ferner ein Verankerungselement bekannt,
dessen oberes Aufnahmeteil im wesentlichen identisch mit dem Aufnahmeteil der vorbeschriebenen
Verankerungselemente ist. Daher treten im wesentlichen auch die gleichen Kraft-
bzw. Momentverhältnisse auf wie bei den vorbeschriebenen Verankerungselementen.
Um bei diesem Verankerungselement jedoch einer Verdrehung um die Vertikalachse entgegenzuwirken,
sind unterhalb des Aufnahmeteils in Schienenlängsrichtung weisende Wände angeordnet.
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Zudem sind zur Verhinderung des vertikalen Herausziehens des Verankerungselementes
am unteren Ende des Verankerungsteils dreieckförmige Vorsprünge angeordnet, deren
obere Seite im wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. Hierdurch wirken diese
Vorsprünge als Haken und vergrößern entsprechend den Auszugswiderstand des Verankerungsteils.
Besondere Vorkehrungen, um die auf den Aufnahmeteil einwirkenden Kräfte zu verringern,
sind bei diesem bekannten Verankerungselement jedoch nicht vorgesehen. Auch sind
keine Maßnahmen zur besseren Aufnahme von axialen Schubkräften getroffen. Schließlich
ermöglicht dieses bekannte Verankerungselement nur die Verwendung von
relativ
langen Befestigungsklammern, wodurch nicht einer gewünschten Materialersparnis Rechnung
getragen wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verankerungselement zu schaffen,
das einen optimalen Einsatz erlaubt, d.h., welches die Möglichkeit der Verwendung
von sehr kurzen Klammern, eine vorteilhafte Kraftaufnahme und -einleitung in den
Unterbau, eine gute Verankerung im Unterbau und ferner eine kostengünstige Montage
und lange Funktionsdauer sicherstellt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verankerungselement mit den Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst.
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Demgemäß weist das erfindungsgemäße Verankerungselement einen oberen
Aufnahmeteil mit einer in Schienenlängsrichtung ausgerichteten Aufnahmebohrung und
einer Abstützfläche für eine Befestigungsklammer auf.
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An dessen Unterseite ist ein vertikal nach unten ragender Verankerungsteil
vorgesehen, an dessen unterem Ende dreieckförmige Vorsprünge und an dessen oberem
Ende mit dem Aufnahmeteil in Verbindung stehende Wände vorgesehen sind. Kennzeichnend
dabei ist, daß die Abstützfläche des Aufnahmeteils im wesentlichen vertikal oberhalb
der Aufnahmebohrung angeordnet ist. Hierdurch findet eine völlig neue Situation
bezüglich der Kräfteeinleitung und der hierdurch entstehenden Beanspruchungen statt.
Ferner ist wesentlich, daß die Abstützfläche des Aufnahmeteiles im wesentlichen
vertikal oberhalb der Aufnahmebohrung angeordnet ist, daß der dreieckförmige Vorsprung
am unteren Ende des Verankerungsteiles einen im wesentlichen gleichschenkligen dreieckigen
Fußteil
bildet, der im Querschnitt ebenfalls im wesentlichen die Form eines schmalen Rechtecks
aufweist, das wie das des übrigen Verankerungsteils orientiert ist, und dessen Basis
die untere Fläche des Verankerungsteils bildet, während seine beiden Schenkel in
spitzem Winkel in die Schmalseiten des Verankerungsteils verlaufen, so daß die breiten
Seiten des Fußteils parallel zur Schienenlängsrichtung ausgerichtet sind. Dieses
sehr große Fußteil in Art eines Flügels dient gleichzeitig der entscheidenden Erhöhung
des Verdreh- und des Ausziehwiderstands des erfindungsgemäßen Verankerungselements.
Es ist folglich bei dem erfindungsgemäßen Verankerungselement nur ein einziges Bauteil
für die genannten Zwecke vorgesehen, während beim Stand der Technik zwei unterschiedliche
Elemente (Dreieckvorsprünge und obere axiale Flügel) benötigt werden. Schließlich
sind erfindungsgemäß die an der Unterseite des oberen Aufnahmeteils in Verbindung
mit dem Ankerteil vorgesehenen vertikalen Wände quer zur Schienenlängsrichtung angeordnet,
wodurch sie gegen die Kräfte, die bei Durchfahrt eines Zuges auftreten, voll wirksam
sind.
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Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens können die ein Verschieben
des Verankerungselements in Schienenlängsrichtung wirksamen Wände eine einfache
rechteckige Ausbildung aufweisen. Sie können jedoch auch die Form eines gleichschenkligen
Dreiecks aufweisen, welches mit seiner Spitze nach unten zeigt.
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Um das Verdrehen bzw. das Herausziehen des Verankerungsteils aus der
Betonschwelle noch besser zu ver-
hindern, kann statt nur einem
in Schienenlängsrichtung weisenden dreieckförmigen Vorsprung auch zusätzlich ein
in gleicher Weise ausgebildeter Vorsprung in Querrichtung vorgesehen sein. Ferner
kann das Verankerungsteil zusätzlich Öffnungen und/oder wellenförmige Oberflächen
aufweisen.
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Sehr vorteilhaft ist es, daß das Aufnahmeteil die Verwendung einer
Befestigungklammer erlaubt, die eine relativ kurze Länge hat, also eine erhebliche
Materialersparnis erbringt. Diese Klammer ist zudem derartig ausgebildet, daß in
eingebautem Zustand der zweite Abschnitt der Klammer vertikal nach oben gekrümmt
verläuft. Diesem Abschnitt folgen lediglich zwei weitere, im Bogen zurück und auf
den Schienenfuß führende Abschnitte. Der zweite vertikale Klammerabschnitt dient
als Abstützabschnitt, mit dem sich die Klammer an der vertikalen Abstützfläche des
Aufnahmeteils des Verankerungselements abstützt. Die Abstützfläche ist dabei Teil
eines leistenartigen Abstützteils des Aufnahmeteils, welches in vorteilhafter Ausgestaltung
ca. die halbe Länge des Aufnahmeteils aufweist und an der Einsteckseite für die
Klammer angeordnet ist. Zudem ist von Vorteil, wenn das Abstützteil in zusammengebautem
Zustand die Höhe der Klammer im wesentlichen nicht überragt. Besondere bauliche
Vorteile können erzielt werden, wenn das Aufnahmeteil auf der Einsteckseite auf
Breite der Aufnahmebohrung nach oben hin geöffnet ist, und zwar am vorteilhaftesten
auf einer Länge von ca 1/3 des Abstützteils. Hierdurch wird eine nach oben offene
Rinne gebildet, in die die Abstützfläche tangential einläuft. Von besonderem Vorteil
ist dabei, daß der zweite Abschnitt der Klammer in Einsteckrichtung im
wesentlichen
völlig in den Bereich des Aufnahmeteils eingeschoben wird.
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Der Abstützteil weist für die Erleichterung der Einbringung der Klammer
eine in Einführrichtung weisende Anschrägung auf. Diese Einführschräge kann ca.
2/3 der Länge des Abstützteils einnehmen.
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Durch die besondere Ausgestaltung des Aufnahmeteils und das Zusammenwirken
mit der aus vier Abschnitten bestehenden Klammer mit dem Aufnahmeteil ergibt sich
eine günstige Kräftesituation, bei der die Kräfte gut in den Unterbau abgeleitet
werden, ohne daß ein Lockern des Verankerungselements auftritt, dem zudem durch
die spezielle Ausbildung des Verankerungsteils entgegengewirkt wird.
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Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend anhand des in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 eine Ansicht in Schienenlängsrichtung auf ein erfindungsgemäßes
Verankerungselement, Fig. 2 eine Ansicht auf ein Verankerungselement gemäß Fig.
1 quer zur Schienenlängsrichtung, Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Verankerungselement
gemäß Fig. 1, und Fig. 4 eine schematische Darstellung der über die Befestigungsklammer
auf das Verankerungselement und die Schiene wirksam werdenden Kräfte.
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Wie aus Fig. 1 bis 3 der Zeichnung erkennbar ist, besteht das Verankerungselement
1 aus einem oberen Aufnahmeteil 2 und einem darunter vertikal sich erstreckenden
Verankerungsteil 3.
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Das Aufnahmeteil 2 weist in Schienenlängsrichtung eine Aufnahmebohrung
4 auf, in welche der erste Abschnitt einer vier Abschnitte aufweisenden Befestigungsklammer
5 eingeschoben ist. An der Oberseite des Aufnahmeteils ist ein leistenförmig vertikal
nach oben ragendes Abstützteil 6 angeordnet, welches eine im wesentlichen vertikal
und tangential zu der Aufnahmebohrung 4 orientierte Abstützfläche aufweist.
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Das Abstützteil 6 nimmt ungefähr die Hälfte der Länge des Aufnahmeteils
2 ein, ist nicht höher als der zweite Abschnitt der Halteklammer 5 und weist auf
ca.
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2/3 oder zumindest der Hälfte seiner der Einführseite zugewandten
Seite eine Einlaufschräge 8 auf. Wie sich insbesondere aus Fig. 1 und 2 ergibt,
ist die Aufnahmebohrung auf ca. 1/3 ihrer Länge nach oben hin kanalförmig geöffnet,
so daß die Klammer 5 mit ihrem zweiten Abschnitt, dem sogenannten Abstützbogen,
ganz in diesen Bereich des Aufnahmeteils eingeschoben werden kann.
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Die Kräfteverteilung bei eingetriebener Klammer 5 zeigt Fig. 4, während
aus Fig. 2 die Abstützweise des ersten Klammerabschnittes in der Aufnahmebohrung
4 gut erkennbar ist. Im Vergleich zu den bekannten Befestigungsanordnungen ergeben
bei dem erfindungsgemäßen Verankerungselement günstigere Kräfteverhältnisse, die
sämtliche Bauelemente weniger beanspruchen. Insbesondere wird durch die vertikale
Anordnung des zweiten Abschnittes der Klammer, auf
welche beim
Eintreiben der Klammer in Schienenlängsrichtung eingewirkt wird, ein Verdrehen der
Anordnung um die Vertikalachse, wie dies beim Eintreiben der Klammern bei den bekannten
Schienenbefestigungen der Fall ist, vermieden.
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An der Unterseite des Aufnahmeteils 2 sind zwei vertikal nach unten
weisende Wände 9 vorgesehen, die von den Schmalseiten des Verankerungsteils 3 ausgehen
und quer zur Schienenlängsrichtung orientiert sind. Die Wände 9 weisen bevorzugt
eine Dreiecksform auf. An dem unteren Ende des Verankerungsteils 3 ist ein ebenfalls
dreieckförmiges Fußteil 10 vorgesehen, dessen Breitseiten parallel zur Schienenlängsrichtung
verlaufen. Der hierdurch gebildete Fußteil 10 ist verhältnismäßig großflächig und
weist an seiner Basis ca. die gleiche Länge auf wie das Aufnahmeteil. Die beiden
Schenkel sind nach oben hin in spitzem Winkel in die Schmalseite des Verankerungsteils
3 verlaufend ausgebildet.
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Zur noch besseren Verankerung können im Verankerungsteil 3 noch zusätzlich
Öffnungen oder, wie in der Zeichnung dargestellt, wellenförmige Oberflächen, vorgesehen
sein.