EP0073733B1 - Gitterträger für den Untertag-Strecken- und Schachtausbau - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Gitterträger für den Untertag-Strecken- und Schachtausbau gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Beim Ausbau von Tunnel und Grubenstrecken in druckhaftem Gebirge werden geschweißte Gitterträger verwendet zur Herstellung gewölbter Ausbaurahmen und als Bewehrung bei der anschließenden Betonierung.
• Ein solcher Gitterträger ist beispielsweise in der DE-U-8 020 051 oder der DE-A-2 951 874 beschrieben. Er weist drei oder mehr parallele Gurtstäbe auf, die mittels zickzackförmig angeordneter, einzelner Ausfachungsstäbe fachwerkartig versteift sind. Die Knick-, Form und Querschnittsstabilität dieses Gitterträgers ist jedoch relativ klein. Die Gurtstäbe neigen unter Belastung zum Einbeulen und seitlichem Ausknicken. Die Ausfachungsstäbe sind einzeln an den Gurtstäben angeschweißt, wobei die vielen Schweißstellen eine Versprödung des Materials verursachen. Unter starker Beanspruchtung können die Schweißstellen brechen, was zum Ausscheren der Ausfachungsstäbe führt.
• Eine wesentliche Erhöhung der Biegesteifigkeit und Biegetragfähigkeit sowie auch der Torsionsfestigkeit kann durch mittig zwischen den Gurtstäben angeordnete Aussteifungselemente erzielt werden, wie dies aus der DE-A-27 09 242 hervorgeht. Hier werden als innere Aussteifung zusammengesetzte Blechpreßteile vorgesehen, die seitlich vorkragende, ösenartige Ansätze aufweisen, die die Gurtstäbe formschlüssig umgreifen. Die Blechpreßteile sind kompliziert in der Herstellung und entsprechend teuer. Ihr größter Nachteil liegt aber darin, daß sie einen erheblichen Spritzschatten bilden, so daß der einwandfreie Verbund der Gitterträger mit dem Beton nicht gewährleistet ist.
• Ein anderer bekannter Gitterträger mit mittig angeordneten Aussteifungselementen in Form von geknickten Rundstäben, die je in einem zentralen Knoten miteinander verbunden sind, ist in der DE-A-3 014402 beschrieben. Durch die Verwendung von Rundeisen für die Aussteifung können Spritzschatten beim Betonieren vermieden werden. Die mittige Anordnung des zentralen Verbindungsbereiches jedes Aussteifungselementes innerhalb des Querschnittes deren Gurtprofile trägt zur hohen Belastbarkeit dieses Gitterträgers bei. Die Konstruktion ist relativ aufwendig, so daß solche Gitterträger zweckmäßigerweise nur dort einzusetzen sind, wo infolgen von hohem Gebirgsdruck, Geröll oder losem Gestein die Anforderungen und Beanspruchungen entsprechend groß sind.
• Für verhältnismäßig standfeste Gebirge, z. B. für Ausbaustrecken in Sandstein oder Lehm, genügt ein leichterer Gitterträger, der einfacher im Aufbau ist und entsprechend billiger konstruiert werden kann. Ein solcher Gitterträger sollte aber trotzdem eine ausreichend hohe Formsteifigkeit bzw. Querschnittstabilität sowohl gegenüber Biegebeanspruchungen als auch gegenüber Beanspruchungen auf Knickung und Torsion aufweisen. Er sollte mindestens teilweise tragend eingesetzt werden können bis zum Zeitpunkt, wo er einbetoniert wird und seine Gurtstäbe die Bewehrung des endgültigen Stahlbetonausbaus bilden. Die Ausfachung muß so gestaltet sein, daß keine Spritzschatten beim Betonieren entstehen.
• Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Gitterträger zu schaffen, der diese Anforderungen erfüllt. Erfindungsgemäß erfolgt dies durch die in der Kennzeichnung des Patentanspruches 1 definierten Merkmale.
• Aus dem DE-U-1 990 316 ist es an sich bekannt, als Versteifungselemente des Gitterträgers Verbindungsbügel vorzusehen, die aus dreieckförmig gebogenen Rundeisen bestehen, die mit ihren Enden an die Gurte angeschweißt sind. Aus FR-A-1 098 003 ist es ferner bekannt, als Versteifungselemente wellenlinienförmig gebogene Rundstäbe vorzusehen.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2-8 gekennzeichnet.
• Nachfolgend wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
• Es zeigen:
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Gitterträgersegmentes, vom Stoß aus gesehen,
• Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gitterträgersegment gemäß Fig. 1,
• Fig. 3 eine Stirnansicht durch das Gitterträgersegment gemäß Fig. 1,
• Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Versteifungselement,
• Fig. 5 eine Seitenansicht des Gitterträgersegmentes gemäß Fig. 1,
• Fig. 6 eine Seitenansicht auf die Stoßstellen zweier Gitterträgersegmente, die mittels Verbindungselementen miteinander zusammengeschraubt sind, und
• Fig. einen Schnitt nach der Linie VI-VI gemäß Fig. 1 durch die Stoßstelle der Gitterträgersegmente.
• Der in den Figuren dargestellte Gitterträger weist drei parallele Gurtstäbe 1, 2, 3 auf, die im Normalschnitt ein Dreieck bilden. Die beiden dem Gebirge zugekehrten Obergurte 1,2, die bei Belastung auf Zug beansprucht werden, weisen einen kleineren Querschnitt auf als der Untergurt 3, der auf Druck beansprucht wird. Es wäre aber auch möglich, die Querschnitte aller Gurtstäbe gleich auszubilden. Die Gurtstäbe 1,2,3 sind mittels innerer Versteifungselemente 4 räumlich zueinander fixiert.
• Jedes Versteifungselement 4 ist einstückig aus einem Rundstahlstab hergestellt. Wie aus der Fig. 4 hervorgeht, wird der Rundstahlstab zuerst flach, d. h. in der Eben, gebogen, derart, daß zwei gleichseitige Dreiecke 5, entstehen, deren Spitzen 7, 8 über zwei kurze parallele Stabstücke 9 miteinander verbunden sind. Die beiden Enden 10 des Stabes werden zusammengestoßen und dann stumpf zusammengeschweißt. Dieses zweidimensionale Gebilde wird anschließend in einer weiteren Arbeitsoperation zum dreidimensionalen Versteifungselement 4 verformt, wobei an den Spitzen 7,8 zwei Knicke entstehen.
• Die Ecken 7,11,12 bzw. 8, 13, 14 der Dreiecke 5, 6 werden nun innen an den Gurtstäben 1, 2, 3 angeschweißt, wobei die Spitzen 7, 8 mit dem Verbindungsstück 9 am inneren Gurtstab 3, befestigt und die beiden Basisecken 11, 12 bzw. 13, 14 an den äußeren Gurtstäben 1, 2 angeschweißt werden.
• Die beiden Dreiecke 5, 6 des Aussteifungselementes 4 sind schräg zu den Gurtstäben 1, 2, 3 angeordnet und schließen mit diesen einen spitzen Winkel a ein. Das Versteifungselement 4 ist symmetrisch ausgebildet in bezug auf eine zu den Gurtstäben 1, 2, 3 senkrechte Mittenebene 15.
• Die vorstehend beschriebene Konstruktion des Gitterträgers weist folgende Vorteile auf:
• - Das Rundmaterial ist einfach erhältlich und versucht keine Spritzschatten beim Ausbetonieren. Dies ist wichtig, da der Gitterträger voll im Beton eingegossen wird und als Bewehrung dient.
• - Die Konstruktion ist sehr stabil trotz sehr geringen Materialaufwandes. Die einzelnen Fachwerk-Aussteifungsstrecken sind sehr kurz, da das Aussteifungselement innen an den Gurtstäben angeschweißt wird.
• - Da das Versteifungselement einstückig ausgebildet ist, erfolgt dessen Verbindung mit den Gurtstäben an relativ wenigen Schweißstellen, was eine entsprechend geringe Versprödung des Materials durch das Schweißen bewirkt.
• - Infolge der einstückigen Ausbildung ist es auch nicht notwendig, einzelne Ausfachungsstäbe vorzusehen, die einzeln verschweißt werden und bei starker Belastung leicht ausbrechen können.
• - Die Enden des Versteifungselementes sind gegeneinandergestoßen und stumpf verschweißt, so daß auch hier kein überschüssiges Material durch Überlappungen entsteht.
• Zum Verbinden zweier Gitterträgersegmente werden diese an den Stößen miteinander verbunden. An den Enden jedes Gitterträgersegmentes werden zwei Winkeleisen 16 mit Bohrungen angeschweißt. Die Segmente können sodann an den Enden zusammengestoßen und zusammengeschraubt werden.
• Um einen Längenausgleich zu erzielen, können anstatt der Winkeleisen 16 zwei Platten 18 mit Bohrungen 19 beidseitig am Gitterträgersegment angeschweißt werden. Ein V-förmig gebogenes Verbindungselement 20 mit zwei Bohrungsreihen 21 wird von unten auf die Enden zweier benachbarter Gitterträgersegmente aufgeschoben und mit den Platten 18 verschraubt, wie dies aus der Figur 6 hervorgeht.
• Zur rationellen Herstellung der Gitterträgersegmente empfiehlt es sich, die Versteifungselemente in speziellen Lehre vorzufertigen. Sodann werden die oberen und unteren Gurtstäbe mit dem gewünschten Krümmungsradius vorgebogen und ebenfalls in eine Lehre gelegt, um sie räumlich zueinander zu fixieren. Nun werden die Versteifungselemente 4 im Abstand voneinander zwischen die Gurtstäbe eingelegt und manuell oder mit einer Schweißmaschine verschweißt. Anschließend werden an den Enden die Winkeleisen oder die Endplatten befestigt. Die fertigen Gitterträgersegmente werden erst an Ort und Stelle miteinander definitiv verbunden, um den Ausbaurahmen zu bilden.

Claims (8)

1. Gitterträger für den Untertag-Strecken- und Schachtausbau, wobei drei parallele, im Querschnitt ein Dreieck bildende Gurtstäbe (1, 2, 3) mittels Versteifungselemente (4) räumlich zueinander fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Versteifungselement (4) einstückig aus einem zu zwei geneigt zueinander und zu den Gurtstäben (1,2,3) verlaufenden Dreiecken (5, 6) gebogenen Profilstab besteht, und daß die Ecken der Dreiecke (5, 6) von innen an die Gurtstäbe (1, 2,3) angeschweißt sind.

2. Gitterträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Profilstabes gegeneinander gestoßen und stumpf miteinander verschweißt sind.

3. Gitterträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spitzen (7, 8) der Dreiecke (5, 6) über ein Verbindungsstück (9) miteinander verbunden sind.

4. Gitterträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (7, 8) der Dreiecke (5, 6) am inneren Gurtstab (3) und die Basisecken (11, 12 bzw. 13, 14) an den äußeren Gurtstäben (1, 2) befestigt sind.

5. Gitterträger nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungselement (4) in bezug auf eine senkrecht zu den Gurtstäben (1,2,3) verlaufende Mittenebene (15) symmetrisch ist.

6. Gitterträger nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Gitterträgersegmenten zusammengebaut ist, deren Stoßenden je zwei an den Gurtstäben seitlich angeschweißten Winkeleisen (16) aufweisen, und daß je zwei benachbarte Winkeleisen (19) miteinander verschraubt sind.

7. Gitterträger nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Gitterträgersegmenten zusammengebaut ist, deren Stoßenden je zwei an den Gurtstäben seitlich angeschweißte Lochplatten (18) aufweisen, und daß ein V-förmiges Verbindungselement (20) im Stoßbereich auf die Gurtstäbe (1, 2, 3) aufgeschoben ist und mit den Lochplatten (18) verschraubt ist.

8. Gitterträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement zwei Lochreihen (21) aufweist, die wahlweise für die Verschraubung verwendbar sind.

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