DE3720919A1 - Dichtungsprofil fuer segmente von tunnelroehren - Google Patents
Dichtungsprofil fuer segmente von tunnelroehrenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Dichtungsprofil gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Dichtungsprofile sind bekannt (DE-PS 28 33 345,
DE-GM 85 02 036, DE-GM 85 21 068, DE-GM 85 32 264) und haben
sich für den Tunnelbau bei der Anwendung von Segmenten (Tübbings)
aus Beton, Gußeisen, Stahl oder Stahlbeton bewährt.
Die wesentlichen Anforderungen an ein solches Profil sind:
- 1) Möglichst geringe zu überwindende Kräfte beim Zusammenschrauben der Segmente.
- 2) Sicherer Halt innerhalb der Nut der Segmente.
- 3) Möglichst hohe Kontaktspannung und damit gleichbedeutend hohe Abdichtleistung auch bei unvollständiger Verpressung der Profile.
- 4) Möglichst geringe Spannungsrelaxation über die geplante Nutzungdauer des Tunnelbauwerkes.
In den letzten Jahren stand hauptsächlich die Erfüllung der
Anforderungen 1 und 2 im Mittelpunkt der Entwicklungstätigkeit
und auch der praktischen Anwendung, was zur Anordnung von
Rillennuten und Kanälen im Profilquerschnitt in besonderer
geometrischer Anordnung geführt hat, mit dem Ergebnis einer
sehr gleichmäßigen Verteilung der Steifigkeit über die Breite
des Profiles. Solche Profile genügen erhöhten Anforderungen
an die langfristig zu garantierende Dichtungswirkung aufgrund
zu geringer Kontaktspannung und zu hoher Spannungsrelaxations
neigung nicht, da die zur Verfügung stehende Reaktionskraft
bei Zusammenpressen des Profiles durch die gesamte
Kontaktbreite geteilt wird und so eine niedrige Kontaktspannung
erreicht wird und zudem die Spannungsrelaxation durch die
zahlreich angeordneten Kanäle beschleunigt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Dichtungsprofil für
Segmente von Tunnelröhren zu entwickeln, das unter Beachtung
der Anforderungen 1 und 2, insbesondere die Anforderungen
3 und 4 in befriedigender Weise löst, um auch Tunnel mit
einer Tiefenlage von mehr als 100 m langfristig sicher
abzudichten. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein
Dichtungsprofil mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Anspruchs 1.
Der durchgehende Steg führt zu einer Konzentration der bei
Verpressen des Profiles mobilisierten Reaktionskraft auf
diesen Steg mit dem Ergebnis einer Spannungskonzentration
und damit erhöhten Dichtwirkung. Die Spannungsrelaxation
tritt darüber hinaus bei diesem Steg ohne Lochschwächung
wesentlich vermindert ein.
Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen
genannt.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen die
Fig. 1, 2 Dichtungsprofile mit dem erfindungsgemäßen
Steg bei ebenflächigem Profilrücken
und die
Fig. 3a, 3b, 4, 5 Dichtungsprofile mit dem erfindungsgemäßen
Steg, wobei der Profilrücken eine oder
mehrere Erhebungen aufweist.
Sämtliche Profile sind im Querschnitt dargestellt und
verdeutlichen den noch nicht verpreßten Zustand.
Nach Fig. 1 besitzen die beiden Segmente (1) und (2) je eine
Nut (3) und (4). In diesen Nuten sind zwei Dichtungsprofile
eingeklebt. Im Montagezustand berühren sich die Profile Rücken
an Rücken, wobei der Profilrücken ebenflächig ausgebildet ist.
Jedes dieser Profile weist an der Basisseite vier Rillennuten
(5) bis (8) auf. Weiterhin besitzt das Profil zwei Kanäle (9)
und (10) sowie einen mittleren durchgehenden und tragenden
Steg (11). Bei der Anordnung von vier Rillennuten entstehen
zwei weitere Stege (12) und (13), die durch die hier
angeordneten Kanäle (9) und (10) in ihrer Tragwirkung
reduziert sind, um eine Spannungsspitze im zentralen Steg
(11) zu erzeugen. Werden nun die Profile durch eine
Verschraubung der Segmente (1) und (2) gegeneinandergepreßt,
so wird die dabei erzeugte Reaktionskraft in den massiven
durchgehenden Stegen (11) konzentriert, mit dem Ergebnis
einer hohen Kontaktspannung und Dichtungswirkung zwischen
den Profilen.
Die Fig. 2 zeigt ebenfalls ein Profil mit ebenflächigem
Profilrücken. Zwischen der mittleren Nut (14) und den beiden
Außennuten (15) und (16) befindet sich jeweils ein
durchgehender Steg (17) bzw. (18). Über den beiden Außennuten
(15) und (16), die sich in den Eckbereich des Profiles
erstrecken, sind jeweils ein gleichförmiger Kanal (19) bzw.
(20) angeordnet, wobei der Mittelpunkt der Kanäle in der
Höhenlage der Oberkante der mittleren Rillennut (14) liegt.
Nach Fig. 3a befinden sich in den Nuten (3) und (4) der
beiden Segmente (1) und (2) zwei eingeklebte Dichtungsprofile.
Der Rücken der Profile weist eine Erhebung (21) auf, wodurch
ein unebener Profilrücken entsteht. Die Höhe der Erhebung
beträgt etwa 2,5 mm. Durch die Anordnung der Erhebung wird
die Kontaktbreite zweier gegenüberstehender Profile weiter
reduziert, insbesondere dann, wenn es bei unvermeidlichen
Montageungenauigkeiten zu einem Versatz der beiden
Profilachsen gegeneinander kommt. Das Profil nach Fig. 3a
weist ferner drei gleichförmige Rillennuten (22), (23) und
(24) auf, die untereinander den gleichen Abstand besitzen.
Zwischen der mittleren Nut (23) und den beiden Außennuten
(22) und (24) befindet sich jeweils ein durchgehender Steg
(25) bzw. (26). Die Erhebung (21) im Profilrücken ist in
Kraftwirkungsrichtung der beiden durchgehenden Stege (25)
und (26) angeordnet. Der Anstieg (27) der Erhebung (21) ist
hier etwa gleich dem Anstieg der seitlichen Flanke (28).
Zwischen den Außennuten (22) und (24) und den seitlichen
Profilrändern befindet sich jeweils ein gleichförmiger
Kanal (29) bzw. (30), wobei der Mittelpunkt der Kanäle
in der Höhenlage der Oberkante der drei Rillennuten liegt.
Werden nun die Profile durch eine Verschraubung der
Segmente (1) und (2) gegeneinander gepreßt, so wird die
dabei erzeugte Reaktionskraft in den massiven, durchgehenden
Stegen (25) und (26) konzentriert mit dem Ergebnis einer hohen
Kontaktspannung und Dichtwirkung zwischen den Profilen.
Bei einem Versatz (31) der Profile (Fig. 3b) ist die
Kontaktbreite reduziert und die Spannung wiederum erhöht.
Die Fig. 4 stellt bezüglich der Anzahl und Anordnung der
Rillennuten und Kanäle des gleiche Profil wie bei Fig. 3a, b
dar. Neben der zentralen Erhebung (21 a) weist hier das Profil
noch zwei weitere Erhebungen (21 b) und (21 c) an den Rändern
des Profilrückens auf. Die Erhebung (21 b) und (21 c) haben
hier den gleichen Anstiegswinkel wie die Flanken (28). Durch
diese Randerhebungen wird auch bei extremen Versätzen der
Profile eine wirksame Abdichtung erzielt.
Die Fig. 5 zeigt ebenfalls ein Profil mit unebenen Profilrücken,
der durch die Erhebung (32) gebildet wird. Der Anstieg (33)
dieser Erhebung besitzt dabei nicht die gleichen
Anstiegswinkel wie die seitliche Flanke (34). Im Gegensatz
zu dem Profil nach Fig. 3a, b wird die Erhebung (32)
übergangslos gebildet, d. h. ohne Vorhandensein einer
Zwischenstufe. Zwischen der mittleren Rillennut (35) und
den beiden Außennuten (36) und (37), wobei die mittlere
Nut breiter und tiefer ist als die beiden anderen Nuten,
befindet sich jeweils ein durchgehender Steg (38) bzw. (39).
Über den Außennuten weist dieses Profil seitlich versetzt
jeweils einen gleichförmigen Kanal (40) bzw. (41) auf.
Sämtliche Profile bestehen aus einer Kautschukmischung auf
Basis von Polychloropren, EPDM, Nitril-Kautschuk oder anderen
quell-, witterungs- und chemikalienbeständigen Kautschuktypen.
Die Härte in Shore A beträgt üblicherweise zwischen 35 und 80°.
Jedes Segment (1) bzw. (2) erhält einen passenden Rahmen aus
vier zusammengefügten Dichtungsprofilen, wobei die vier
Rahmenecken der Dichtung im Injections-Moulding-Verfahren
hergestellt werden. Während dieses Verfahrens sind die
Kanäle üblicherweise mit konischen Stöpseln verschlossen.
Claims (13)
1. Dichtungsprofil aus Gummi oder gummiähnlichem Werkstoff für
mit einer umlaufenden Aussparung versehene Segmente, die
zu einem rohrförmigen Tunnel zusammengesetzt sind, wobei
das Profil
- a) an der Basisseite in Längsrichtung parallel verlaufende Rillennuten,
- b) gewinkelte Seitenflanken und
- c) in Längsrichtung parallel verlaufende Kanäle
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß es im mittleren
Bereich (Zentrum) des Profiles wenigstens einen
durchgehenden Steg gibt, der in seiner Tragwirkung nicht
durch einen Längskanal beeinträchtigt ist.
2. Dichtungsprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß um einen durchgehenden Steg (11) in der Symmetrieachse
durch die Anordnung von vier gleichförmigen Rillennuten
(5, 6, 7, 8) zwei weitere Stege gebildet sind, die im
oberen Profilbereich durch zwei gleichförmige Kanäle (9,
10) in der Tragwirkung reduziert sind und daß der Profilrücken
ebenflächig ausgebildet ist.
3. Dichtungsprofil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterkante der Kanäle oberhalb oder in gleicher
Höhe wie die Oberkante der Rillennuten liegt.
4. Dichtungsprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der mittleren Rillennut (14) und den beiden
Außennuten (15, 16), wobei die mittlere Nut tiefer und
breiter ist als die beiden anderen Nuten, jeweils ein
durchgehender Steg (17, 18) vorhanden ist, daß sich über den
Außennuten jeweils ein gleichförmiger Kanal (19, 20) befindet
und daß der Profilrücken ebenflächig ausgebildet ist.
5. Dichtungsprofil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mittelpunkt der Kanäle in der Höhenlage der Oberkante
der mittleren Rillennut liegt.
6. Dichtungsprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Profil mindestens eine Erhebung im Profilrücken
aufweist.
7. Dichtungsprofil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Profil eine einzige Erhebung (21, 32) im Profilrücken
aufweist, dessen Anstiegswinkel gleich oder verschieden dem
der seitlichen Flanken (28, 34) ist, wobei die Erhebung
in Kraftwirkungsrichtung des durchgehenden Steges angeordnet
ist.
8. Dichtungsprofil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Profil neben einer Erhebung (21 a), die in
Kraftwirkungsrichtung des durchgehenden Steges angeordnet
ist, zwei weitere Erhebungen (21 b, 21 c) an den Rändern
des Profilrückens aufweist, wobei die Anstiegswinkel der
Erhebungen (21 a, 21 b, 21 c) gleich oder verschieden dem
der seitlichen Flanken (28) ist.
9. Dichtungsprofil nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß verteilt um die Symmetrieachse des
Profiles je ein durchgehender Steg angeordnet ist, wobei
die beiden Stege durch eine Rillennut voneinander getrennt
sind.
10. Dichtungsprofil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rillennut (23), die die beiden Stege (25, 26)
voneinander trennt, den beiden Außennuten (22, 24) gleichförmig
ist, wobei sich zwischen Außennuten und den seitlichen
Profilrändern jeweils ein gleichförmiger Kanal (29, 30)
befindet.
11. Dichtungsprofil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mittelpunkt der Kanäle in der Höhenlage der
Oberkante der Rillennuten liegt.
12. Dichtungsprofil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rillennut (35), die die beiden Stege (38, 39)
voneinander trennt, breiter und tiefer ist als die beiden
Außennuten (36, 37), wobei sich über den Außennuten seitlich
versetzt jeweils ein gleichförmiger Kanal (40, 41) befindet.
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