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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Metallspundwand und insbesondere, aber nicht ausschließlich bezieht
sich die Erfindung auf eine Stahlblech-Spundwand.
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Stahlblech-Spundwände werden allgemein und in
der Schiffahrt-Technik als permanente Strukturen, unter anderem
als Stützwände, Grundwände, Tiefgaragen,
Pumpstationen, als Brückenwiderlager und
für Schiffsstrukturen
benutzt. Dies sind nur einige Beispiele derartiger Strukturen.
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Herkömmliche Metallspundwände sind
auch jene, die als Larssen- oder LX-Metallspundwände bekannt sind und eine allgemein
U-förmige
Gestalt haben, und einen Wandabschnitt in Gestalt einer Tafel besitzen,
die durch einen Mittelflansch definiert ist, der nach außen durch
schräggestellte
Seitenwände flankiert
ist, an deren freien Rändern
integral ausgebildete Verriegelungsglieder ausgeformt sind. Diese Verriegelungsglieder
(die auch als Kupplungsglieder bekannt sind) bestehen im typischen
Fall aus einem Verriegelungsvorsprung mit im wesentlichen dreieckigem
Querschnitt, der über
eine Lippe vorsteht, die sich längs
eines Seitenrandes der Spundwand erstreckt, wobei die Lippe im allgemeinen
senkrecht zu der anstoßenden
Spundwand-Oberfläche
liegt. Der Abstand zwischen dem Vorsprung und der Lippe definiert
eine Ausnehmung, die einen Verriegelungs-Vorsprung einer anschließenden Spundwand aufnimmt.
Die Lippe definiert die Bodenwand dieser Ausnehmung.
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Andere bekannte Metallspundwände sind Frodingham-Spundwände, die
ein allgemein Z-förmiges Profil
haben und typischerweise aus einem Wandabschnitt bestehen, der einen
geneigten Mittelsteg aufweist, der durch nach außen vorstehende Flansche flankiert
ist, an deren freien Rändern
Verriegelungsglieder angeordnet sind.
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Zahlreiche Abwandlungen und Kombinationen
von Metallspundwänden
und Kupplungsgliedern der beschriebenen Art sind möglich.
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Stahlblech-Spundwände werden üblicherweise durch Warmwalzen
erzeugt. Im typischen Fall wird das erforderliche Profil dadurch
erzeugt, daß eine
wiedererhitzte Stahlbramme, eine Stange oder andere geeignete Profile
einem anschließenden Walzvorgang
unterworfen werden. Die Kupplungsabschnitte werden integral im Laufe
dieses Warmwalzverfahrens hergestellt.
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Ein allgemein erkannter Nachteil
des Warmwalzens besteht darin, daß es hinsichtlich Größe und Profil
der Spundwand begrenzt ist, die unter Benutzung irgendeiner Gruppe
von Walzen erzeugt werden können.
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Es wurde auch eine Kaltformgebung
der Kupplungsabschnitte bereits vorgeschlagen. Es können durch
Kaltformgebung jedoch nur relativ einfach gestaltete Kupplungsabschnitte
erzeugt werden. Ein Beispiel eines derartigen Kupplungsabschnitts
findet sich in der GB-A-1343203.
Dieses Dokument beschreibt eine Spundwand, die aus einem langgestreckten
Steg besteht, an dessen Längsrändern langgestreckte
Flansche befestigt sind, deren Längsränder in
die allgemeine Ebene des Steges durch Kaltwalzen zurückgebogen
sind, wodurch hakenartig gestaltete Kupplungsabschnitte gebildet
werden, die als Verriegelungsglieder mit ähnlich gestalteten Kupplungsabschnitten
einer benachbarten Spundwand zusammenwirken. Eine ähnlich gestaltete
Metallspundwand ist in der US-PS-2093208
beschrieben.
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Metallspundwände, die durch Kaltpressen profilierte
Wandabschnitte aufweisen und die aus Metallblechrohlingen der erforderlichen
Länge und Breite
gepreßt
sind, beschreibt die EP-A-164296. Die Blechränder benachbarter Spundwände werden durch
Verbindungselemente miteinander verbunden, die durch Kaltpressen
erzeugt wurden, oder durch Laminatherstellung, unter Benutzung von
Bolzen, Nieten oder durch Verschweißung.
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Die DE-U-9200021 beschreibt einen
Aufbau von zwei Universalträgern
und zwei Spundwandabschnitten. An jedem Träger ist wenigstens eine Verriegelungsanordnung
vorgesehen und diese wirken mit den Verriegelungsanordnungen konventioneller
Spundwand-Abschnitte zusammen, um ein Wandsystem zu schaffen.
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Kaltgeformte Kupplungsabschnitte
haben häufig
nicht die erforderliche Verriegelungsverbindung zwischen benachbarten
Spundwänden
im Betrieb aufrechterhalten können.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung
besteht darin, eine Metallspundwand zu schaffen, die zahlreiche
Nachteile beseitigt oder wenigstens vermindert, die bestehenden
Spundwänden
anhaften. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung
eines Verfahrens zur Herstellung verbesserter Metallspundwände.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung
betrifft diese eine Metallspundwand, die aus einem durch Kaltformgebung
erzeugten Wandabschnitt aus Metallblech besteht, an dessen in Längsrichtung
verlaufenden Seitenrändern
durch Warmformgebung erzeugte Kupplungsabschnitte festgelegt sind.
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Der Ausdruck „Kaltformgebung", wie er in Verbindung
mit Stahl oder anderen metallischen Materialien benutzt wird, bedeutet,
daß das
Material einer Formgebung bei einer Temperatur unterworfen wurde,
die unter der Warmformtemperatur des Materials liegt; der Ausdruck „Warmformgebung" wird angewandt,
wenn das Material einer Formgebung bei einer Temperatur unterworfen
wurde, die bei oder über
der Warmformtemperatur liegt. Im Fall einer Warmformgebung schreitet
der Deformationsprozeß mit
einer Geschwindigkeit fort, die die Geschwindigkeit des Erholungsglühens nicht überschreitet,
was wiederum temperaturabhängig
ist, und die Geschwindigkeit ist schneller bei hohen Temperaturen; das
Gegenteil trifft für
eine Kaltformgebung zu, wo die Erholungsverfahren mit den Deformationsprozessen
nicht Schritt halten können.
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Wie oben erwähnt werden die warmverformten
metallischen Kupplungsabschnitte getrennt erzeugt und nicht integral
mit dem Stahlblech hergestellt. Die warmgeformten Kupplungsabschnitte
können
beispielsweise durch Warmwalzen oder Extrusion hergestellt werden,
und sie werden vorzugsweise an den Seitenrändern der Tafel oder des Steges,
beispielsweise durch Laserschweißen, Schutzgas-Bogenschweißen oder
Widerstandsschweißen
angeschweißt.
Es können
auch andere Schweißtechniken benutzt werden.
Stattdessen können
die Kupplungsabschnitte an den Wandabschnitten beispielsweise durch
Bolzen, Nieten, Kleber oder vorgespannte Befestigungsmittel festgelegt
werden. Die Kupplungsabschnitte werden vorzugsweise aus Stahl erzeugt. Stattdessen
können
die Kupplungsabschnitte auch aus Nichteisenmaterialien hergestellt
werden, die die erforderlichen physikalischen Eigenschaften besitzen.
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Die Kaltformgebung des Wandabschnitts aus
einer Metallplatte kann durch Pressen oder dadurch erfolgen, daß die Platte
zwischen oder um Kaltverformungswalzen geführt wird. Andere Kaltformgebungs-Verfahren
können
dafür angewandt
werden.
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Die Abmessung von Steg- oder Schenkelprofil
des Wandabschnitts und der Kupplungsabschnitte können voneinander unterschiedlich
sein. Bei Stahlspundwänden
kann die Qualität
des für
die Wandabschnitte benutzten Stahles die gleiche sein, wie sie für einen
oder beide Kupplungsabschnitte benutzt wird, sie kann aber auch
hiervon verschieden sein. Die Länge
eines jeden Kupplungsabschnitts kann entweder gleich dem Seitenrand
des Wandabschnitts sein, an dem der Kupplungsabschnitt befestigt
wird, oder der Kupplungsabschnitt kann kürzer sein. Bei Kupplungsabschnitten,
deren Länge
kleiner ist als der benachbarte Seitenrand des Wandabschnitts, kann
mehr als ein Kupplungsabschnitt vorgesehen werden, deren Gesamtlänge gleich
oder kleiner ist als die Länge
des jeweiligen Seitenrands des Wandabschnitts. Das Profil des Kupplungsabschnitts
an einer Seite des Wandabschnitts kann sich von dem Profil des Kupplungsabschnitts
am anderen Seitenrand des Wandabschnitts unterscheiden. Derartige
Spundwände
können
beispielsweise Übergangs-Spundwände sein.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der
Erfindung betrifft diese ein Verfahren zur Erzeugung einer Metallspundwand,
bei welchem eine Metallplatte einer Kaltformgebung unterworfen wird,
um in jener Metallplatte das erforderliche Wandprofil der fertigen Spundwand
zu erzeugen, und bei welchem getrennte Metall-Längen einer Warmformgebung unterworfen werden,
um in jenen Längen
das erforderliche Kupplungsprofil zu erzeugen, und bei welchem an
einem oder jedem Längsrand
des durch Kaltformgebung hergestellten Wandabschnitts ein durch
Warmformgebung erzeugter Kupplungsabschnitt festgelegt wird.
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Die Metallplatte kann zur Kaltformgebung vor
dem Kaltformgebungs-Vorgang auf die erforderliche Länge und
Breite geschnitten werden. Die Breite kann durch Walzen erreicht
werden. Stattdessen kann eine Platte erforderlicher Breite und Länge aus einer
größeren Platte
ausgeschnitten werden. Die Kaltformgebung kann beispielsweise in
einer Presse oder beim Durchlauf der Platte durch eine Kaltbiege-Walze
oder Kaltbiege-Walzen bewirkt werden. Andere Kaltformtechniken können ebenfalls
benutzt werden.
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Der Stahl für die Kupplungsabschnitt kann
in Brammenform, in Stabform oder dergleichen vorliegen oder aus
größeren Blechplatten
ausgeschnitten werden. Eine Warmformgebung der Kupplungsabschnitte
kann beispielsweise durch Warmwalzen oder Extrudieren erfolgen.
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Übliche
Baustähle
in Legierungen oder nicht-legierte Qualitäten können bei der Kaltformgebung
der Wandabschnitte benutzt werden. Derartige Stähle können auch für die Kupplungsabschnitte benutzt
werden.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung
besteht darin, daß die
Dicke und/oder Geometrie des Abschnitts in weiten Grenzen variabel
ist. Auch die Gesamttiefe des Abschnitts, die Breite der Flansche und
der Biegewinkel kann verändert
werden, um ein Endprodukt mit einer speziellen Geometrie oder mit gegebenen
Konstruktionseigenschaften zu erzeugen, für die Massenträgheit, Elastizitätsmodul,
Abschnittsfläche
oder Einheitsbreite bestimmt sind. Es wird angenommen, daß Metallspundwände gemäß der Erfindung
erhebliche Verbesserungen im Hinblick auf das Verhältnis Festigkeit
zu Gewicht aufweisen, und zwar gemessen in Ausdrücken des Widerstandsmoments
pro Meter zu Gewicht pro Quadratmeter des Produkts, im Vergleich
mit konventionellen warmgewalzten Metallspundwänden äquivalenter Festigkeit.
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Mit Metallspundwänden gemäß der Erfindung wird es möglich, die
Länge oder
Höhe einiger Metallspundwände in einem
Aufbau derartiger Spundwände
zu kürzen,
die längeren
Metallspundwände
wirken als Primär-Spundwand
und jene, deren Länge
oder Höhe
abgeschnitten ist, wirken als Sekundär-Spundwand. Die Länge der
abgeschnittenen Sekundär-Spundwände kann
40% oder mehr der Länge
der Primär-Spundwände betragen.
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1a bis 1g sind Ansichten von Paaren
typischer warmgeformter Verriegelungs-Kupplungsabschnitte der Spundwände gemäß der Erfindung;
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2 und 3 sind Ansichten typischer
kaltgeformter Wandabschnitte der Spundwände gemäß der Erfindung und
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4 bis 10 veranschaulichen Profile
verschiedener Metallspundwände
der Erfindung.
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Wo dies möglich ist, werden die gleichen
Bezugszeichen benutzt, um gleiche oder entsprechende Teile der Zeichnung
zu kennzeichnen.
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Die Kupplungsabschnitte gemäß 1a bis 1g würden üblicherweise
integral durch ein Warmformgebungs-Verfahren zusammen mit dem Wandabschnitt
der Spundwand hergestellt, wobei jeweils ein solcher Kupplungsabschnitt
längs der
beiden Seitenränder
des Wandabschnitts vorgesehen sind. Üblicherweise umfaßt ein Wandabschnitt
eine Tafel, die durch einen zentralen Flansch definiert ist, der
durch nach außen
schräggestellte
Seitenwände flankiert
ist. Gemäß der Erfindung
werden die Kupplungsabschnitte gemäß 1a bis 1g getrennt durch Warmformgebung
hergestellt.
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Die Kupplungsabschnitte gemäß 1a sind durch Warmformgebung hergestellt
und von der Larssen-Type. Jeder Kupplungsabschnitt weist einen Verriegelungsvorsprung 1a allgemein
dreieckigen Querschnitts, eine seitlich verlaufende Lippe 2a und einen
Flansch 3a, die später
mit einem Wandabschnitt der Spundwand verbunden werden. Der von
dem Vorsprung 1a der Lippe 2a und dem Flansch 3a eines
jeden Kupplungsabschnitts gebildete Raum definiert eine Ausnehmung,
die in der Lage ist, den Vorsprung des Kupplungsabschnitts einer
benachbarten Spundwand aufzunehmen. Im Betrieb definieren demgemäß die Kupplungsabschnitte die
Verbindungen zwischen benachbarten Spundwänden.
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Die durch Warmformgebung hergestellten Kupplungsabschnitte,
die in 1b dargestellt
sind, haben die Form einer Frodingham-Spundwand und bestehen aus
Kupplungsabschnitten aus Stecker und Buchse. Der Steckerabschnitt
der Kupplung besteht aus einem Verriegelungsvorsprung 1b,
einer Lippe 2b und einem Flansch 3b. Der Hülsenabschnitt der
Kupplung ist komplementär
zu dem Stecker-Kupplungsabschnitt gestaltet. Der Hülsensteckerabschnitt
besitzt ebenfalls einen Flansch 3b. Die kaltverformten
Wandabschnitte werden anschließend
an den Flanschen 3b festgelegt.
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Die durch Warmformgebung gebildeten Kupplungsabschnitte
gemäß 1c sind von der Frodingham-Flachsteg-Type
und bestehen aus hintereinander greifenden Vorsprüngen 1c und
Flanschen 3c. Wie bei den oben diskutierten Kupplungsabschnitten
werden die kaltverformten Wandabschnitte danach an den Flanschen 3c festgelegt.
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1d veranschaulicht
eine alternative Larssen-Type von warmverformten Kupplungsabschnitten,
deren Flansche 3d um 90° abgebogen sind,
um eine noch sichere Verriegelung zu schaffen. Wie bei den Kupplungsabschnitten
gemäß 1a und 1c werden
diese anschließend
an den Seitenrändern
der kaltverformten Wandabschnitte festgelegt.
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1e veranschaulicht
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines warmverformten Kupplungsabschnitts-Profils der Dreipunktkontakt-Type
für flache Spundwände, und
diese Kupplungsabschnitte weisen einen Verriegelungsvorsprung 1e und
einen Flansch 3e zur Befestigung an einem kaltverformten Wandabschnitt
der erfindungsgemäßen Spundwand auf.
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1f veranschaulicht
eine alternative, aus Stecker und Buchse bestehende, Anordnung von warmverformten
Kupplungsabschnitten, wobei der Verriegelungsvorsprung 1f kugelförmig ausgebildet ist
und in die Hülsenfassung
einpaßt.
Der Steckerabschnitt hat eine Lippe 2f und einen Flansch 3f.
Der Hülsenabschnitt
besitzt ebenfalls einen Flansch 3f.
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1g zeigt
einen warmverformten Kupplungsprofil-Abschnitt, der jenem nach 1d ähnelt, aber zusätzlich einen
Steg 4g aufweist, um eine Befestigung an den Plattenabschnitten
zu bewirken. Die Flansche oder Stege der Kupplungsabschnitte gemäß 1f und 1g werden anschließend an den Seitenrändern von
getrennt kaltverformten Wandabschnitten angebracht.
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Es können auch andere Profile für die Kupplungsabschnitte
Anwendung finden.
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Wie erwähnt werden zur Erzeugung der
erforderlichen Kupplungsprofile Längen einer Stahl-Bramme, einer
Stange oder eines anderen geeigneten Abschnitts einer Warmformgebung
unterworfen. Stattdessen können
diese Längen
auch aus größeren Flächen ausgeschnitten
werden. Die Stahlzusammensetzung ist im typischen Fall jene, die
für Baustähle benutzt
wird, sowohl legierte Stähle
als auch nicht-legierte Stähle.
In der Praxis wird jeweils die Stahlgüte benutzt, die ausgewählt wird,
um die Erfordernisse der zu erzeugenden Spundwand zu erfüllen.
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Die Warmformgebung der Kupplungsgeometrie
gewährleistet
das erforderliche Zusammenwirken zwischen miteinander verbundenen
benachbarten Metall-Spundwänden, um
eine Verriegelungsverbindung aufrechtzuerhalten, die während der
Installation und im Betrieb die auftretenden Belastungen aufhalten
kann, insbesondere jene Belastungen, die in Richtungen auftreten,
die, falls ihnen nicht entgegengewirkt wird, die Verbindung zwischen
benachbarten Spundwänden öffnen würden. Die
Verriegelungsverbindung ist auch erforderlich, um Beanspruchungen über die
Verbindungen über
ein physikalisches Zusammenwirken oder eine Friktion zu übertragen
und einen komplexen Pfad zu schaffen, um eine Wasserströmung im
Betrieb zu begrenzen. Es hat sich gezeigt, daß das erforderliche Zusammenwirken
nicht zufriedenstellend erreicht werden kann, wenn die Geometrie
der Kupplungsabschnitte durch Kaltformgebungsverfahren erzeugt wird.
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Verriegelungsabschnitte oder Kupplungsabschnitte,
die integral mit den Seitenrändern
traditionell kaltverformter Spundwände hergestellt sind (Grabenwände und
dergleichen), sind allgemein in Form einfacher Haken, die eine Ausrichtung
benachbarter Elemente aufeinander ermöglichen, aber die Tendenz besitzen,
sich zu öffnen
oder im Betrieb auszuspreizen, wodurch die Verbindungen gelöst werden.
Eine einfache Hakenanordnung liefert ein begrenztes Zusammenwirken
zwischen benachbarten Spundwänden
und führt
zu einem beschränkten
Widerstand gegenüber
einer Wasserströmung
zwischen benachbarten Spundwänden,
und es besteht nur eine begrenzte strukturelle Beansprungsübertragung
an den Verbindungen.
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Es gibt daher beträchtliche
Nachteile, die bei Benutzung von kaltverformten Kupplungsabschnitten auftreten.
Infolgendessen gibt es beträchtliche
Vorteile, wenn warmverformte Kupplungsabschnitte Anwendung finden.
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Der kaltverformte Wandabschnitt der
Spundwand gemäß 2 ist im typischen Fall
eine U-förmige
gestaltete Larssen-Spundwand bzw. LX-Spundwand und besteht aus einem
Profil, das durch einen Flansch 5 und nach außen geneigte
Stege 6 definiert ist.
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Ein typischer „Z"-förmig
gestalteter Wandabschnitt ist in 3 dargestellt.
Er besteht aus einem Mittelsteg 7, der außen von
schrägen
Flanschen 8 begrenzt ist. Es können andere kaltverformte Wandabschnitt-Profile
benutzt werden, von denen Beispiele nachstehend beschrieben werden.
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Die Wandabschnitte gemäß der Erfindung werden
dadurch erzeugt, daß eine
Metallplatte (vorzugsweise eine Stahlplatte) der erforderlichen
Zusammensetzung, Breite und Länge
sowie Güte
einem Kaltverformungsprozeß unterworfen
wird. Die Stahlzusammensetzung ist im typischen Fall jene, wie sie
für Baustähle sowohl
legiert als auch nicht legiert Verwendung findet. Andere mehr oder
weniger kompliziert aufgebaute Stahlqualitäten können jedoch auch benutzt werden.
Die Abmessungen und die Zusammensetzung kann so gewählt werden,
daß spezielle
Betriebserfordernisse der zu erzeugenden Spundwand erfüllt werden.
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Die Platte wird im typischen Fall
auf Länge und
Breite zugeschnitten, bevor die Kaltverformung durchgeführt wird
oder auch danach. Die erforderlichen Plattendimensionen können durch
Walzen erreicht werden; stattdessen kann eine Platte der erforderlichen
Länge und
Breite aus einer größeren Platte ausgeschnitten
werden.
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Die Kaltverformung kann durch irgendeine bekannte
Technik durchgeführt
werden. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
wird das Plattenprofil in einer Presse erzeugt; stattdessen oder
zusätzlich
kann die Platte eine oder mehrere Kaltbiegewalzen durchlaufen.
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Die Formgebung des Wandabschnitts
durch Pressen und/oder Biegen ermöglicht einen Zuschnitt des
fertigen Profils derart, daß verschiedene
Forderungen der Endbenutzer der Spundwände erfüllt werden.
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Eine Kaltverformung ermöglicht eine
Erzeugung des gleichen Profils in einem Bereich von Abmessungen,
Breiten und/oder Längen.
Dies schafft die Möglichkeit,
das benutzte Material zu optimieren, wenn eine Anpassung an spezielle
Situationen erforderlich ist, beispielsweise an schwierige Bedingungen
bezüglich
des Eintreibens oder Korrosions-Erfordernisse,
ohne daß es
notwendig wäre,
das äußere Erscheinungsbild
der fertigen Metall-Spundwand zu beeinträchtigen.
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Die Möglichkeit Abschnitte mit dem
gleichen Profil, aber in unterschiedlicher Dicke oder unterschiedlicher
Stahlgüte
zu erzeugen, ermöglicht
die Herstellung von Spundwänden,
bei denen mehrere Wandabschnitte zu diesem Zweck verbunden werden.
Demgemäß können individuelle
Wandabschnitte miteinander beispielsweise durch Widerstandsschweißen, durch
Schutzgasschweißen
oder Laserschweißen
verbunden werden. Andere Schweißtechniken
können
ebenfalls benutzt werden. Stattdessen können die kaltverformten Wandabschnitte
beispielsweise durch Bolzen, Nieten, Kleber oder vorgespannte Befestigungsmittel
verbunden werden. Der Vorteil hierin besteht darin, daß das Beanspruchungsprofil
des fertigen Abschnitts über
die Länge durch
Einfügung
dickerer Abschnitte oder von Abschnitten mit verbesserter Festigkeitscharakteristik verbessert
werden kann. In gleicher Weise kann ein verbesserter Korrosionswiderstand
in die Spundwände
an speziellen Stellen eingeführt
werden, indem dickere Abschnitte oder Abschnitte benutzt werden,
die aus korrosionswiderstandsfähigen
Stahlsorten erzeugt sind.
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Die Geometrie der Metallspundwände, wie sie
durch herkömmliche
Warmwalzvorgänge
erzeugt werden, ist begrenzt durch die Fähigkeit der Walzstühle und
die Größe des verfügbaren Rohmaterials. Umgekehrt
ergibt eine Kaltverformung keine Begrenzungen hinsichtlich der Profilgeometrie.
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Es bestehen daher beträchtliche
Vorteile, die aus der Benutzung kaltverformter Wandabschnitte resultieren.
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Nach ihrer Herstellung werden die
Kupplungsabschnitte über
ihre Flansche oder Ansätze 3 an
den in Längsrichtung
verlaufenden Seitenrändern der
Wandabschnitte festgelegt. Die Verbindung zwischen den Kupplungsabschnitten
und den Wandabschnitten kann vor der Kaltverformung der Wandabschnitte
zur Herstellung des erforderlichen Profils oder auch danach hergestellt
werden. In Fällen,
in denen die Wandabschnitte durch Verschweißen oder durch anderweitige
Befestigungen einzelner Wandabschnitte in Stirnverbindung hergestellt werden,
erstrecken sich die Kupplungsabschnitte vorzugsweise über die
gesamte Höhe
der hergestellten Spundwand. Stattdessen können sich die Kupplungsabschnitte
nur über
einen Teil der Länge
des Wandabschnitts erstrecken, an den die Kupplungsabschnitte zu
befestigen sind, wodurch sich Ersparungen in Bezug auf Gewicht und
Material ergeben und wodurch sich außerdem eine Verbesserung ergibt,
wenn die Spundwände
in den Boden eingetrieben werden. Der Grund dafür liegt darin, daß bei den erfindungsgemäßen Spundwänden die
Kupplungsabschnitte nur eine Ausrichtung aufrechterhalten müssen und
den Durchtritt von Schmutz und/oder Wasser verhindern sollen. Dies
ist mit herkömmlichen
Metall-Spundwänden
nicht möglich,
weil die gesamte Länge
einer Spundwand durch die Profilwalzen geschickt werden muß. Bei Metall-Spundwänden gemäß der Erfindung
ist es auch möglich,
zwei oder mehrere relativ kurze, getrennt warmverformte Kupplungsabschnitte
auf einer oder jeder Seite des kaltverformten Wandabschnitts im
Abstand anzubringen.
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Im typischen Fall werden die warmverformten
Kupplungsabschnitte an den Wandabschnitten angeschweißt. Die
Verschweißung
kann beispielsweise erreicht werden, durch Widerstandsschweißung, durch
Schutzgas-Schweißung
oder durch Laser-Schweißung. Es
kann aber auch jede andere Schweißtechnik benutzt werden. Wenn
die Schweißung
durchgeführt
werden soll, ist es natürlich
notwendig zu gewährleisten,
daß die
Metalle von Kupplungsabschnitten und Wandabschnitten zu diesem Zweck
kompatibel sind.
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Es können auch andere Verbindungstechniken
benutzt werden. So können
die Kupplungsabschnitte beispielsweise an den Wandabschnitten durch
Bolzen, Nieten, durch einen Kleber oder vorgespannte Befestigungsmittel
befestigt werden.
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung
wird im folgenden beschrieben. Dies besteht darin, daß die Wandabschnitte
durch Kaltverformung hergestellt werden und die Verriegelungsabschnitte
bzw. die Kupplungsabschnitte durch Warmverformung hergestellt sind,
wodurch die Vorteile beider Formgebungsverfahren vereinigt werden.
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Typische Profile von Stahlblech-Spundwänden gemäß der Erfindung
sind in den 4 bis 10 dargestellt. Es ist jedoch
klar, daß dies
nur beispielsweise Profile sind, die gemäß der Erfindung Verwendung
finden können.
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Die Spundwand gemäß 4 hat ein typisches „Z"-Profil, das aus einem mittleren schrägen Steg 10 besteht,
der außen
durch vorstehende Flansche 11 flankiert wird, an denen
die Kupplungsabschnitte 12 festgelegt werden.
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Das Profil des Wandabschnitts dieser Spundwand
kann auf einfache Weise durch Pressen oder Kaltwalzen erzeugt werden.
Die warmverformten Kupplungsabschnitte werden anschließend an die
sich in Längsrichtung
erstreckenden Seiten des Wandabschnitts angeschweißt.
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Die Metallspundwand gemäß 5 hat ein Doppel-"Z"-Profil. Bisher wurde ein solches Profil
dadurch erlangt, daß man
zwei einfache „Z"-Profile miteinander
verbunden hat. Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Verwendung eines
derartigen Doppel-"Z"-Profils, ohne die
Notwendigkeit für
zusätzliche
Kupplungsabschnitte. Die Herstellung der Profile mit einem Minimum
an Kupplungsabschnitten führt zu
verbesserten Eigenschaften im Vergleich mit den gegenwärtig verfügbaren Metallspundwänden. So wird
die Gefahr eines Durchsickerns von Wasser durch eine zusammengebaute
Struktur vermindert.
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6 veranschaulicht
eine typische, durch Kaltverformung hergestellte Spundwand „U"-förmigen
Querschnitts, die einen Körper
mit einem zentralen Flansch 14 aufweist, der durch nach
außen schrägverlaufende
Stege 15 flankiert ist, an denen die durch Warmverformung
hergestellten Kupplungsabschnitte 12 befestigt sind.
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Die 7 und 8 veranschaulichen entsprechende
Spundwände
eines Doppel-"U"-Profils bzw. eines Dreifach-"U"-Profils. Ebenso wie bei dem Doppel-"Z"-Profil könnten diese Profile in herkömmlicher Weise
nur dadurch erzeugt werden, indem zwei und drei Spundwände mit „U"-Profil durch Kupplungsabschnitte
miteinander verbunden werden. Die oben erwähnten Vorteile Treffen für diese
Doppel-Profile und Dreifach-Profile mit „U"-Querschnitt
zu. Die Profile können
auf einfache Weise durch Kaltformgebungsverfahren hergestellt werden.
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9 veranschaulicht
eine Spundwand, die einfach aus einem kaltverformten flachen Stahlsteg 16 besteht,
der durch warmverformte Kupplungsabschnitte 12 flankiert
ist. Der Steg der Spundwand, wie diese in 9 dargestellt ist, weist eine gekrümmte Form
auf, und das Ausmaß der
Krümmung
kann leicht durch Kaltpressen oder Kaltwalzen erzeugt werden.
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In 10 ist
ein Bogenprofil dargestellt, und dieses Profil kann wiederum auf
einfache Weise durch Kaltformgebungsverfahren hergestellt werden.
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Diese und weitere Kombinationen von
Metallspundwänden
können
durch eine Kombination der oben diskutierten Profile erhalten werden.
Die Möglichkeit,
die Profilierung auf Wunsch des Kunden vorzunehmen, indem die Spundwände durch
Kaltverformung hergestellt werden, ist extrem vorteilhaft, wenn derartige
Strukturen konstruiert werden.
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Unter den Vorteilen, die die erfindungsgemäße Spundwand
liefert, sind die folgenden:
die Möglichkeit Profile mit einer
minimalen Zahl von Kupplungssegmenten herzustellen; dies führt zu relativ
verbesserten Eigenschaften;
eine Möglichkeit die Breite der Wandabschnitte
zu vergrößern; dies
vermindert die Zahl von Installationsoperationen, die für eine gegebene
Grundrißlänge der
Wand erforderlich sind;
eine verminderte Gefahr des Durchsickerns
von Wasser zwischen benachbarten Spundwänden, weil die Zahl der Kupplungsabschnitte
vermindert ist;
die Möglichkeit,
Wandabschnitt aus einer Stahlplatte zu erzeugen, an der Verriegelungsmittel
befestigt sind; dies ermöglicht
die Herstellung von Spundwänden,
die dem Endbenutzer eine Wahl der Verriegelungskonstruktion ermöglichen;
eine
Möglichkeit,
die Wandabschnitte durch Biegung zu formen und dadurch die Eigenschaften
des fertigen Profils so zu gestalten, daß sie für den Endverbraucher zugeschnitten
sind, um dessen Forderungen zu erfüllen, beispielsweise die Möglichkeit
einer speziell konstruierten Spundwand, so daß nicht die Notwendigkeit besteht,
einen der Lösung
am nächsten
kommenden geeigneten Querschnitt aus einem Bereich auszuwählen;
die
Möglichkeit,
die Wandabschnitte in einem erheblichen Dickenbereich herzustellen;
dies ermöglicht
es dem Konstrukteur die Benutzung der Materialien zu optimieren,
wenn spezielle Situationen in Betracht zu ziehen sind, wie schwierige
Eintriebsbedingungen oder Korrosionserfordernisse, ohne daß das äußere Erscheinungsbild
der Struktur beeinträchtigt
würde;
die
Möglichkeit
Abschnitte des gleichen Profils, aber mit unterschiedlicher Dicke
oder mit unterschiedlicher Güte
des Metalls, zu erzeugen, wodurch die Fabrikation von Spundwänden möglich wird,
indem eine Anzahl von Wandsegmenten stirnseitig aneinandergefügt wird;
der Vorteil hiervon besteht darin, daß das Verfestigungsprofil des
fertigen Wandabschnitts über seine
Länge bzw.
Höhe durch
Einführung
dickerer Abschnitte geändert
werden kann; in gleicher Weise kann ein zusätzlicher Korrosionswiderstand
an bestimmten Stellen der Spundwand eingeführt werden, indem dickere Abschnitte
eingesetzt werden, oder Abschnitte die aus korrosionsfesten Metallen
hergestellt sind;
die Möglichkeit
Wandprofile herzustellen, die sonst aus mehreren warmgewalzten Abschnitten
hergestellt werden müssen
(zum Beispiel Doppel-"Z"-Profile oder Doppel-"U"-Profile oder Dreifach-"U"-Profile);
eine Möglichkeit
Konstruktionen für
Mehrfach-Spundwände
zu entwickeln, die gewährleisten, daß die neutrale
Achse eines Wandabschnitts nicht gegenüber der Mittelachse der Spundwand
versetzt ist, wodurch die Biegecharakteristiken der Einheit verbessert
werden;
die Möglichkeit
Spundwände
jeder Breite zu erzeugen, um speziellen Erfordernissen gerecht zu
werden, wodurch die Zahl von Kupplungsabschnitten verringert wird,
und demgemäß das Gewicht
von Stahl, das für
eine gegebene Struktur erforderlich ist, und es ergeben sich weniger
Arbeitsgänge,
wenn die Spundwände
installiert werden;
eine Möglichkeit
Spundwände
derart zu installieren, daß ihre
Hauptachsen unter einem Winkel zueinander verlaufen; und
eine
Möglichkeit
eine gekrümmte
Platte zwischen den Verriegelungen zu benutzen, was die Notwendigkeit
ausschließt,
benachbarte Spundwände
an den Kupplungsabschnitten zu drehen, um einen Kreis während des
Aufbaus zu bilden; alle Zugkräfte wirken
längs der
Achse der Kupplungssegmente und nicht unter einem Winkel, was die
Wirksamkeit verbessert.
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Der Bereich der Dicke der Stahlplatte,
aus denen die Spundwände
hergestellt werden, ist offen. Der Herstellungprozeß gilt für alle Dicken
eines Plattenmaterials.
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Es ist klar, daß die vorstehenden Erläuterungen
nur Beispiele für
eine metallische Spundwand gemäß der Erfindung
sind, und daß Modifikationen auf
einfache Weise durchgeführt
werden können, ohne
vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, wie dieser in den beiliegenden
Ansprüchen
gekennzeichnet ist.