EP0116303B1

EP0116303B1 - Als Gitterträger ausgebildeter Kalottenfussbalken

Info

Publication number: EP0116303B1
Application number: EP84100336A
Authority: EP
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. Seiz
Original assignee: Tunnel Ausbau Technik GmbH
Current assignee: Tunnel Ausbau Technik GmbH
Priority date: 1983-02-12
Filing date: 1984-01-13
Publication date: 1986-07-23
Also published as: DE3304843C1; EP0116303A1; ATE20951T1

Description

Die Erfindung betrifft einen als Gitterträger ausgebildeten Kalottenfußbalken für den voreilenden Kalottenvortrieb im Tunnel-Teilausbruchverfahren, der mit seinem einen Ende mittels einer Anschlußverbindung mit dem freien Ende des im Vortrieb vordersten Kalottenfußbalkens bezüglich senkrecht nach unten und seitlich gerichteter Kräfte biegemomentsteif verbindbar ist und an beiden Enden je eine über die Enden der Gurtstäbe in Längsrichtung des Trägers vorstehende Trägerabschlußplatte in Gestalt des Steges eines U-Profilstückes aufweist, dessen Schenkel mit den Gurtstäben verschweißt sind, während ein Verbindungsglied starr von einem Trägerende senkrecht über die Trägerabschlußplatte vorsteht und eine Durchtrittsöffnung für einen sich auf der Rückseite der Trägerabschlußplatte eines angrenzenden Kalottenfußbalkens abstützenden Spannkeil aufweist.
Grundsätzlich sind aus der AT-C-345 887 für das freie Vorpfänden geeignete, biegemomentsteif miteinander verbindbare Kalottenfußbalken bekannt, welche jedoch nicht als Gitterträger ausgebildet sind. Ein Gitterträger eingangs beschriebener Art ist aus der DE-A- 30 14 402 bekannt, findet jedoch im Tunnelausbau seine Anwendung als Teil bogenförmiger Aussteifungselemente.
Die Verbindungskupplung des bekannten Gitterträgers weist nun mehrere Nachteile auf. Die U-Profilstücke, die zwischen die Gurtstäbe der Gitterträgerenden eingeschweißt werden müssen, müssen in unterschiedlicher Weise bearbeitet werden. Während das eine U-Profilstück mit drei Bohrungen versehen werden muß, wobei in zwei dieser Bohrungen eine Rundstaböse einzuschweißen ist, muß das zweite U-Profilstück ebenfalls eine Bohrung und zusätzlich ein Langloch aufweisen, was nur durch Fräsen, Ausbrennen oder Ausstanzen herzustellen ist. Neben den dafür entstehenden wesentlichen Kosten wird durch das Langloch die Festigkeit des U-Profilsteges erheblich vermindert. Darüber hinaus ist jedoch auch der Arbeitsablauf beim Verbinden zweier Gitterträgerenden umständlich. Zunächst muß die in das eine U-profilstück eingeschweißte Rundstaböse durch das Langloch des anderen Profilstückes hindurchgesteckt und auf dessen Rückseite vorläufig verkeilt werden, bis dann die endgültige Verbindung der Trägerenden mittels eines mit Schraubenschlüsseln festzuziehenden Schraubbolzens hergestellt wird, der durch jeweils ein Loch im Steg der Profilstücke durchgesteckt werden muß, was voraussetzt, daß diese Löcher ziemlich genau fluchten. Oberdies ist in dem sehr beengten Bereich, in dem beim voreilenden Kalottenvortrieb ein solcher Schraubbolzen eingesetzt und festgezogen werden muß, die Handhabung äußerst eingeschränkt und damit schwierig durchzuführen.
Aus diesen Gründen liegt, ausgehend von einem als Gitterträger ausgebildeten Kalottenfußbalken eingangs aufgeführter Art, der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Gitterträger zu schäffen, bei dem die Verbindungselemente der aneinanderzuschließenden Trägerenden sehr einfach und dabei so ausgebildet sind, daß durch das Einschlagen von Spannkeilen aus einer am Einsatzort besonders gut zugänglichen Richtung sogleich die exakte, endgültige Verbindung hergestellt ist, die die Biegesteifigkeit in den benötigten Richtungen und die Torsionssteifigkeit ergibt.
Die Lösung dieser Aufgabe geschieht mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs.
Das Aneinandersetzen der erfindungsgemäßen Kalottenfußbalken ist gegenüber dem Herkömmlichen wesentlich vereinfacht, da lediglich von oben, wo beim voreilenden Kalottenvortrieb bereits ausreichend Raum freigebrochen ist, nur zwei Spannkeile eingeschlagen zu werden brauchen, um die endgültige Verbindung herzustellen, wobei durch die erfindungsgemäße Anordnung der Bohrungen in der Verbindungsplatte auch eine exakte Ausrichtung des neu angesetzten Gitterträgers gegenüber dem vorherigen gewährleistet ist. Neben der Biegesteifigkeit der Verbindung bezüglich vertikal von oben am angesetzten Gitterträger angreifender Belastungskräfte ist außerdem aufgrund der zwei Spannkeile eine hohe Biegefestigkeit bezüglich horizontal angreifender Kräfte und zudem eine hohe Torsionsfestigkeit gegeben, da sich die eingeschlagenen Spannkeile an den Innenseiten der Schenkel der U-Profilstücke abstützen. Hierfür ist durch die erfindungsgemäße Lochabstandsbemessung gesorgt.
Die Verbindungskupplung ist auch einfacher zu fertigen. Die U-Profilstücke benötigen keinerlei Bearbeitung. Lediglich in der Verbindungsplatte sind zwei weitere Bohrungen für die-Spannkeile anzubringen. Der Vorteil der Einfachheit bei der Handhabung des erfindungsgemäßen Kalottenfußbalkens unter den erschwerten Arbeitsbedingungen am Einsatzort wird ergänzt durch den weiteren Vorteil, daß durch den charakterisierten Lochabstand einerseits eine genaue Ausrichtung in seitlicher Richtung wie auch die gewünschte Torsionssteifigkeit durch die Anlage der Spannkeilbolzen an den Innenseiten der U-Profilschenkel gewährleistet ist, während durch die Montagestütze die vertikale Ausrichtung der Verbindungsstelle einerseits und andererseits ein Gegenlager für die beim Einschlagen der Spannkeile auftretenden Reibungskräfte gegeben sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargelegten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die beiden Enden eines als Gitterträger ausgebildeten Kalottenfußbalkens gemäß der Erfindung in Seitenansicht;
Fig. 2 denselben Kalottenfußbalken in Draufsicht;
Fig. 3 die Anschlußverbindung zweier zusammengefügter Kalottenfußbalken in Seitenansicht.

Der in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete Kalottenfußbalken der Figuren 1 und 2 hat rechteckigen Querschnitt mit vier an den Kanten verlaufenden Gurtstäben, deren obere mit 11a und deren untere mit 11 b bezeichnet. Diese Gurtstäbe sind durch mit ihnen verschweißte Gitterversteifungen 12 miteinander verbunden. An beiden Enden sind als geringfügig über die Enden der Gurtstäbe Ila, Ilb vorstehende, zu ihnen senkrecht verlaufende Trägerabschlußplatten U-Profilstücke 13, 14 so zwischen die Gurtstäbe eingeschweißt, daß jeweils ein Schenkel 13b, 14b der U-Profilstücke 13,14 einen oberen und einen unteren Gurtstab 11 a, 11 b miteinander verbindet. Die Stege 13a, 14a stellen die Trägerabschlußplatten dar. Das eine U-Profilstück 14 ist in seinem Inneren durch eingeschweißte Platten 15 ausgesteift, welche die Enden der Schenkel 14b mit der Mitte des Steges 14a verbinden. Auf das obere Ende des anderen U-Profilstücks 13 ist dagegen eine Verbindungsplatte 16 aufgeschweißt, die zugleich mit den oberen Gurtstäben 11a verschweißt ist und vom Gitterträger weg über die Trägerabschlußplatte 13a vorsteht. In diesem vorstehenden Bereich weist die Verbindungsplatte 16 zwei Löcher 17 auf, die im vorliegenden Fall kreisförmig sind, um, wie später noch erläutert wird, Spannkeilbolzen aufzunehmen. Diese Löcher können jedoch auch eingestanzte Schlitze für flache Spannkeile sein.
Der Verbindungsplatte 16 gegenüber ist auf der Unterseite des U-Profilstücks 13 eine Montagestütze 18 festgeschweißt, deren Abstand von der Verbindungsplatte 16 mit zunehmender Entfernung von der Trägerabschlußplatte 13 geringfügig zunimmt.
Die Figur 3 zeigt die biegemomentsteife Verbindung zweier erfindungsgemäßer Kalottenfußbalken 10 und 10'. Zur Herstellung dieser Verbindung werden der Kalottenfußbalken 10 mit seinem das U-Profilstück 14 aufweisenden Ende und der Kalottenfußbalken 10' mit seinem das U-Profilstück 13' sowie die Verbindungsplatte 16' und die Montagestütze 18' tragenden Ende aneinandergeschoben, wobei die Abstandserweiterung zwischen der Montagestütze 18' und der Verbindungsplatte 16' das Vordringen des Gitterträgers 10 bis gegen die Trägerabschlußplatte 13a erleichtert.
Werden im zusammengeschobenen Zustand dann konische Spannkeilbolzen 19 durch die Löcher 17 eingesetzt und eingeschlagen, wobei die Montagestütze 18' das Weggleiten des Kalottenfußbalkens 10 nach unten verhindert, ist eine vollkommen biegesteife, sehr einfache Verbindung der in waagerechter Richtung zueinander ausgerichteten Kalottenfußbalken 10 und 10' hergestellt.
Für die exakte Ausrichtung der Kalottenfußbalken 10 und 10' in seitlicher Richtung ist dadurch Sorge getragen, daß die Löcher 17 symmetrisch zur Längsachse des Trägers 10 angeordnet und ihr Lochmittenabstand so gewählt ist, daß er um einen Lochdurchmesser geringer als der lichte U-Profilschenkelabstand ist, so daß die Spannkeilbolzen 19 sich nicht nur auf der Innenseite des Steges 14a, sondern auch an den Innenseiten der Schenkel 14b abstützen.
Die mit sehr einfachen Mitteln herzustellende Verbindung der Kalottenfußbalken schafft die für das Vorpfäden erforderliche Biegesteifigkeit in den benötigten Richtungen und außerdem eine exakte Ausrichtung des vorgepfändeten Kalottenfußbalkens gegenüber dem bereits in der Kalotte verankerten. Darüberhinaus ist die Verbindung torsionssteif.

Claims

Als Gitterträger ausgebildeter Kalottenfußbalken (10) für den voreilenden Kalottenvortrieb im Tunnel-Teilausbruchverfahren, der mit seinem einen Ende mittels einer Anschlußverbindung mit dem freien Ende des im Vortrieb vordersten Kalottenfußbalkens bezüglich senkrecht nach unten und seitlich gerichteter Kräfte biegemomentsteif verbindbar ist und an beiden Enden je eine über die Enden der Gurtstäbe (11 a; 11 b) in Längsrichtung des Trägers vorstehende Trägerabschlußplatte in Gestalt des Steges eines U-Profilstückes (13; 14) aufweist, dessen Schenkel mit den Gurtstäben verschweißt sind, während ein Verbindungsglied (16) starr von einem Trägerende senkrecht über die Trägerabschlußplatte vorsteht und eine Durchtrittsöffnung für einen sich auf der Rückseite der Trägerabschlußplatte eines angrenzenden Kalottenfußbalkens abstützenden Spannkeil (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied eine auf zwei Gurtstäben (11a) aufgeschweißte, senkrecht zum U-Profilverlauf gerichtete Verbindungsplatte (16) ist, in der sich symmetrisch zur Trägerachse zwei Löcher (17) mit einem Lochmittenabstand befinden, der um einen Lochdurchmesser geringer als der lichte Schenkelabstand der U-Profilstücke (13, 14) ist, und daß, der Verbindungsplatte (16) gegenübergestellt und zu ihr im wesentlichen parallel, am gegenüberliegenden Ende des U-Profilstückes (13) vom Trägerende eine Montagestütze (18) absteht.