EP1921251A1

EP1921251A1 - Einrichtung zum gegenseitigen Verbinden der Längsenden wenigstens zweier im Tunnelbau eingesetzter Gitterträger

Info

Publication number: EP1921251A1
Application number: EP07009178A
Authority: EP
Inventors: Benjamin Dr.-Ing. Geller
Original assignee: Tunnel-Ausbau-Technik GmbH
Current assignee: Tunnel-Ausbau-Technik GmbH
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2007-05-07
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2027-05-07
Also published as: DE502007001283D1; DE202006017048U1; EP1921251B1; ATE439504T1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum gegenseitigen Verbinden der Längsenden wenigstens zweier im Tunnelbau eingesetzter Gitterträger (4, 5). Gemäß der Erfindung weisen die Gitterträger (4, 5) jeweils wenigstens zwei in Längsrichtung sich nebeneinander erstreckende und voneinander beabstandete Gurtstäbe (8, 9) auf, ist die Einrichtung (1) am Längsende zwischen den wenigstens zwei Gurtstäben (8, 9) jeweils eine Platte (14, 15) befestigt und ist mit den Platten (14, 15) der nahe beieinander angeordneten Längsenden der jeweils wenigstens zwei Gurtstäbe (8, 9) eine die Platten (14, 15) überbrückende und dadurch die wenigstens zwei Gitterträger (4, 5) miteinander verbindende Zuglasche (16) fest verbunden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum gegenseitigen Verbinden der Längsenden wenigstens zweier im Tunnelbau eingesetzter Gitterträger.
Aus der Praxis ist es bekannt, an den Längsenden zweier miteinander zu verbindender Gitterträger sogenannte Anschlusswinkel zu befestigen und die Anschlusswinkel aneinander grenzender Längsenden der Gitterträger miteinander zu verschrauben. Eine derartige Längsverbindung von Gitterträgern stellt eine sogenannte Winkelstahlverbindung dar. Die Anschlusswinkel stehen im eingebauten Zustand des im Tunnelbau eingesetzten Gitterträgers weder über die sogenannte Bergseite des Gitterträgers noch über die den Tunnelinnenraum bildende Luftseite des Gitterträgers vor. Üblicherweise sind derartige Gitterträger im Tunnelbau entsprechend der Deckenwölbung gekrümmt ausgebildet. Im eingebauten Zustand sind die Gitterträger auf ihrer zur Luftseite weisenden Unterseite erhöhten Zugspannungen ausgesetzt, welche im Verbindungsbereich zweier aneinander angrenzender Gitterträger mittels der bisherigen Winkelstahlverbindung nicht oder nur kaum aufgenommen und übertragen werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mittels der ein Verbinden der Gitterträger bei optimaler Kraftübertragung möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß weist jeder Gitterträger wenigstens zwei in Längsrichtung sich nebeneinander erstreckende und voneinander beabstandete Gurtstäbe auf, wobei am Längsende zwischen den wenigstens zwei Gurtstäben jeweils eine Platte befestigt ist und mit den Platten der nahe beieinander angeordneten Längsenden der jeweils wenigstens zwei Gurtstäbe eine die Platten überbrückende und dadurch die wenigstens zwei Gitterträger miteinander verbindende Zuglasche fest verbunden ist. Dadurch ist eine auf der einen Seite einfache, auf der anderen Seite äußerst kompakte und Raum sparende Möglichkeit geschaffen, Gitterträger so miteinander zu verbinden, dass eine optimale Kraftübertragung sichergestellt ist. Ein Vorsehen von Anschlusswinkeln auf der der Bergseite gegenüberliegenden Luftseite der Gitterträger hätte den Nachteil, dass bestimmte Bauelemente über ein zulässiges Maß in den Tunnelinnenraum hin vorstehen, so dass letztlich der Tunneldurchmesser um das jeweilige Maß zu erhöhen wäre. Dies wäre aber mit erheblichen zusätzlichen Kosten verbunden. Demgegenüber beansprucht der erfindungsgemäße Vorschlag aus Platten und Zuglasche äußerst wenig Platz und ist gleichzeitig in der Lage, Zugspannungen wirksam aufzunehmen und damit abzuleiten.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die Gitterträger jeweils auf ihrer der Bergseite gegenüberliegenden Luftseite die wenigstens zwei Gurtstäbe auf. Dadurch ist die Kraftübertragung, was die an der zur Luftseite gerichtete Unterseite jedes Gitterträgers betrifft, weiter optimiert. Zudem ist bei dieser Weiterbildung nur jeweils eine erfindungsgemäße Einrichtung vorzusehen, wodurch die Herstellungskosten in engen Grenzen gehalten werden können.
Vorteilhafterweise sind die Längsenden der Gitterträger einander gegenüberliegend angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass auch zwei miteinander im Wesentlichen fluchtende Gitterträger auf einfache und damit kostengünstige sowie Platz sparende Weise miteinander verbindbar sind.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jede Platte mit den Gurtstäben ihres Gitterträgers verschweißt, wobei vorzugsweise die Außenseite jeder Platte innerhalb der Kontur ihres Gitterträgers liegt. Die genannten Schweißverbindungen sind so dimensioniert, dass ein Versagen auch im hohen Verformungsstand vermieden ist. Die gesamte Einrichtung ist damit in der Lage, hohe Kräfte und Spannungen aufzunehmen und einer hohen Beanspruchung standzuhalten. Die Anbringung jeder Platte innerhalb der Kontur ihres Gitterträgers stellt eine äußerst Platz sparende Möglichkeit dar, ohne dass die Platten somit in den Tunnelinnenraum vorstehen, da nämlich ein Platz für die Anbringung der Platten genutzt wird, welcher als Innenraum zwischen den Gurtstäben ohnehin vorhanden ist. Dadurch ist es möglich, die erfindungsgemäße Einrichtung äußerst kompakt und Platz sparend vorsehen zu können.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die Zuglasche auf die Außenseite der Platten der miteinander zu verbindenden Gitterträger aufgelegt und mit den Platten lösbar verbunden, vorzugsweise verschraubt. Ein derartiges gegenseitiges Verbinden der Gitterträger ist deshalb einfach und zeitsparend durchzuführen und kann daher auch von ungelerntem Personal unproblematisch bewerkstelligt werden. Die Verbindung aus Zuglasche und Platten ist besonders zur Aufnahme von Zugkräften ausgelegt und daher in der Lage, Zugspannungen wirksam aufzunehmen. Dadurch ist auf der einen Seite eine sichere, auf der anderen Seite eine kostengünstige Möglichkeit geschaffen, die im Tunnelbau auftretenden Kräfte, Spannungen und Belastungen effektiv von einem Gitterträger auf den anderen Gitterträger zu übertragen und dadurch einen sicheren und dauerhaften Tunnelausbau zu ermöglichen.
Vorteilhafterweise ist zumindest ein Teil des Querschnitts der Zuglasche ebenfalls innerhalb der Kontur der Gitterträger angeordnet. Diese Weiterbildung trägt mit dazu bei, die erfindungsgemäße Einrichtung äußerst kompakt ausbilden zu können, so dass, wie erwähnt, nahezu keine Elemente der erfindungsgemäßen Einrichtung zum gegenseitigen Verbinden der Gitterträger in den Tunnelinnenraum hin vorstehen. Diese Weiterbildung trägt also mit dazu bei, eine äußerst platz- und raumoptimierte Kraftübertragung im Tunnelbau zu ermöglichen.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung bilden. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische, teilweise geschnittene Vorderansicht einer Einrichtung zum gegenseitigen Verbinden der Längsenden im Tunnelbau eingesetzter Gitterträger gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2: eine schematische, teilweise geschnittene Vorderansicht einer Einrichtung zum gegenseitigen Verbinden der Längsenden im Tunnelbau eingesetzter Gitterträger gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 3: eine schematische, teilweise geschnittene Teil-Seitenansicht zweier miteinander zu verbindender Gitterträger; und
Fig. 4: eine schematische, teilweise geschnittene Teil-Seitenansicht einer Einrichtung zum gegenseitigen Verbinden der Längsenden zweier Gitterträger im eingebauten Zustand.

Eine Einrichtung 1 zum gegenseitigen Verbinden der Längsenden 2, 3 wenigstens zweier, im Tunnelbau eingesetzter Gitterträger 4, 5 ist schematisch gemäß einer ersten Ausführungsform teilweise geschnitten in Fig. 1 gezeigt.
Jeder Gitterträger 4, 5 hat mehrere, sich in Längsrichtung erstreckende Gurtstäbe 6 bis 9. Bei der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform hat der Gitterträger 4, 5 auf seiner Oberseite, welche im eingebauten Zustand des Gitterträgers zur sogenannten Bergseite 10 gerichtet ist, einen Gurtstab 6 und auf seiner der Bergseite 10 gegenüberliegenden Unterseite, auch Luftseite 11 genannt, wenigstens zwei sich nebeneinander erstreckende und voneinander beabstandete Gurtstäbe 8 und 9.
Der Gitterträger gemäß der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform hat also drei Gurtstäbe 6, 8, 9, wobei der Gurtstab 6 als Einzelstab ausgebildet ist, der üblicherweise, wie zuvor erwähnt, bergseitig angeordnet ist. Tunnelseitig, also zur Luftseite 11 hin, hat der in Fig. 1 gezeigte Gitterträger zwei Gurtstäbe 8, 9, wie dies zuvor erläutert worden ist. Jeder Gitterträger 4, 5 hat auf seiner der Bergseite 10 gegenüberliegenden Luftseite 11 wenigstens zwei Gurtstäbe 8, 9. Es ist auch möglich, den Gurtstab 6 auf der Luftseite 11 und die zwei Gurtstäbe 8, 9 auf der Bergseite 10 anzuordnen. Im letztgenannten Fall sind üblicherweise zwei erfindungsgemäße Einrichtungen, nämlich eine auf jeder Seite des Gitterträgers also zwischen den Gurtstäben 6 und 8 sowie zwischen den Gurtstäben 6 und 9, vorzusehen. Die letztgenannte Ausführungsform kann auch dann zur Anwendung kommen, wenn der Gurtstab 6 wie in Fig. 1 auf der Bergseite 10 und die Gurtstäbe 8, 9 auf der Luftseite 11 angeordnet sind.
Die Gurtstäbe 6 bis 9 sind mittels Aussteifungselementen 12 miteinander fest verbunden, wobei die Aussteifungselemente 12 bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der Gitterträger 4, 5 einen zentralen Knotenpunkt 13 bilden. Die Aussteifungselemente 12 sind mit einzelnen Gurtstäben 6 bis 9 fest verbunden, vorzugsweise verschweißt. Die Aussteifungselemente 12 wurden speziell für die im Tunnelbau vorhandenen hohen Anforderungen entwickelt und weisen eine hohe Festigkeit, ein großes Verformungsvermögen und eine sehr gute Schweißeignung auf. Sie haben ebenso wie die Gurtstäbe 6 bis 9 vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist am Längsende 2, 3 jedes Gitterträgers 4, 5 zwischen den wenigstens zwei Gurtstäben 8, 9 jeweils eine Platte 14, 15 befestigt.
Erfindungsgemäß ist mit den Platten 14, 15 der nahe beieinander angeordneten Längsenden 2, 3 der jeweils wenigstens zwei Gurtstäbe 8, 9 eine Zuglasche 16 fest verbunden. Die Zuglasche überbrückt die Platten 14, 15 und verbindet dadurch die wenigstens zwei Gitterträger 4, 5 miteinander.
Wie in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt, sind die Platten 14, 15 und die Zuglasche 16 etwa gleich dick. Fig. 4 lässt erkennen, dass die Gesamtlänge der Zuglasche 16 etwa der Gesamtlänge der beiden Platten 14, 15 entspricht. Damit ist jede Platte 14, 15 etwa halb so lang wie die Zuglasche 16.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Längsenden 2, 3 der Gitterträger 4, 5, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, einander gegenüberliegend angeordnet. Es ist aber auch möglich, die erfindungsgemäße Einrichtung 1 zum gegenseitigen Verbinden zweier nebeneinander angeordneter Gitterträger zu verwenden. In Fig. 3 sind lediglich die Längsenden 2, 3 der Gitterträger 4, 5 gezeigt. Es ist klar, dass sich der Gitterträger 4 in Fig. 3 in Richtung seiner Längsachse nach links hin und der Gitterträger 5 in der rechten Hälfte der Fig. 3 in Richtung seiner Längsachse nach rechts hin erstreckt.
Jede Platte 14, 15 ist mit den Gurtstäben 8, 9 ihres Gitterträgers 4, 5 fest verbunden, vorzugsweise verschweißt. Wie in den Fig. 1 bis 4 angedeutet, liegt die Außenseite 17, 18 jeder Platte 14, 15 innerhalb der Kontur 20 ihres Gitterträgers 4, 5. Die Kontur 20 der Gitterträger 4, 5 ist lediglich in Fig. 2 gestrichelt angedeutet. Bei der Kontur 20 handelt es sich um die Außenkontur der betreffenden Gitterträger.
Die Zuglasche 16 ist auf die Außenseite 17, 18 der Platten 14, 15 der miteinander zu verbindenden Gitterträger 4, 5 aufgelegt und mit den Platten 14, 15 lösbar verbunden, vorzugsweise verschraubt. Die dafür erforderlichen Befestigungsmittel 21 sind in den Fig. 1, 2 sowie 4 strichpunktiert angedeutet.
Wie ferner in den Fig. 1, 2, 4 angedeutet, ist zumindest ein Teil des Querschnitts 22 der Zuglasche 16 ebenfalls innerhalb der Kontur 20 der Gitterträger 4, 5 angeordnet.
Wie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt, weist die Einrichtung 1 zum gegenseitigen Verbinden der Längsenden 2, 3 von Gitterträgern 4, 5 gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ferner sogenannte Anschlusswinkel 23, 24 auf, welche seitlich mit den Gurtstäben, gegebenenfalls auch mit den Aussteifungselementen fest verbunden sind. Jeder Anschlusswinkel 23, 24 hat zwei Schenkel 25, 26; 27, 28, wobei der eine Schenkel 25, 27 jeweils mit dem Gitterträger 4, 5 fest verbunden, vorzugsweise verschweißt, ist und der andere Schenkel 26, 28 jeweils seitlich vom Gitterträger 4, 5 absteht, wie dies in den Fig. 1 und 2 am besten verdeutlicht und in den Fig. 3 und 4 angedeutet ist. Im eng aneinander liegenden Zustand der Gitterträger 4, 5, wie dieser in Fig. 4 gezeigt ist, liegen die seitlich abstehenden Schenkel 25, 27 aneinander an und können über nicht näher gezeigte Befestigungsmittel vorzugsweise lösbar miteinander verbunden werden. Die Befestigungsmittel sind beispielsweise SchraubenMutter-Verbindungen. Es wird darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Einrichtung auch ohne die vorbeschriebenen Anschlusswinkel voll funktionstüchtig und einsetzbar ist. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Längsenden 2, 3 der Gitterträger 4, 5 jedoch sowohl über die Platten 14, 15 und die Zuglasche 16 als auch über die Anschlusswinkel 23, 24 miteinander verbunden.
Vorzugsweise sind die genannten Gitterträger voll in eine Spritzbetonschale integriert. Es wird aber darauf hingewiesen, dass Untersuchungen der genannten Gitterträger eine hohe Stabilität und ein großes Tragvermögen auch im nicht eingespritzten Zustand bestätigen. Die genannten Gitterträger haben ein gutes Einspritzverhalten und sind vorzugsweise in den Verbund mit der Spritzbetonschale integriert. Sie sind vorzugsweise so ausgebildet, dass radiale Anker auch durch einen Gitterbogen hindurch ins Gebirge gesetzt werden können. Sogenannte Spieße können sowohl über dem Gitterträger als auch durch den Gitterträger hindurch gebohrt werden. Die genannten Gitterträger erfüllen die hohen Genauigkeitsanforderungen der Baustelle. Sie sorgen für ein Aufbringen des Spritzbetons in engen Toleranzgrenzen. Ein Hauptvorteil der Gitterträger liegt in einer beim Einbau leichten Handhabung derselben. Es ist klar, dass die Gitterträger, welche im Tunnelbau eingesetzt werden, üblicherweise gekrümmt ausgebildet sind. Die räumlichen Aussteifungselemente 12 reduzieren die lokalen Knicklängen der Gurtstäbe und gewährleisten neben einer hohen Normal- und Biegemomentbeanspruchung eine sichere Übertragung der Querkräfte auch im nicht eingespritzten Zustand. Die Schweißverbindungen der Aussteifungselemente 11 an die Gurtstäbe 6 bis 9, auch Randstäbe genannt, sind so dimensioniert, dass ein Versagen auch im hohen Verformungsstand vermieden wird.
Auch bei der in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsform mit vier Gurtstäben 6 bis 9 reduzieren die räumlichen Aussteifungselemente 12 die lokalen Knicklängen der Gurtstäbe und gewährleisten die vorerwähnte sichere Übertragung der Querkräfte ebenfalls im nicht eingespritzten Zustand. Auch bei den in Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung kann die erfindungsgemäße Einrichtung auf einer oder auf beiden Seiten des bzw. jedes Gitterträgers also zwischen den Gurtstäben 6 und 8 und/oder zwischen den Gurtstäben 7 und 9 vorgesehen sein.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung ist ein besonders biegesteifer Anschluss zur Übertragung der vollen Schnittkräfte des Gitterträgers und damit eine optimale Kraftübertragung beim Verbinden von Gitterträgern ermöglicht.

Claims

Einrichtung zum gegenseitigen Verbinden der Längsenden (2, 3) wenigstens zweier im Tunnelbau eingesetzter Gitterträger (4, 5),
welche Gitterträger (4, 5) jeweils wenigstens zwei in Längsrichtung sich nebeneinander erstreckende und voneinander beabstandete Gurtstäbe (8, 9) aufweisen,
bei welcher Einrichtung (1) am Längsende (2, 3) zwischen den wenigstens zwei Gurtstäben (8, 9) jeweils eine Platte (14, 15) befestigt ist und
mit den Platten (14, 15) der nahe beieinander angeordneten Längsenden (2, 3) der jeweils wenigstens zwei Gurtstäbe (8, 9) eine die Platten (14, 15) überbrückende und dadurch die wenigstens zwei Gitterträger (4, 5) miteinander verbindende Zuglasche (16) fest verbunden ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterträger (4, 5) jeweils auf ihrer der Bergseite (10) gegenüberliegenden Luftseite (11) die wenigstens zwei Gurtstäbe (8, 9) aufweisen.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsenden (2, 3) der Gitterträger (4, 5) einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Platte (14, 15) mit den Gurtstäben (8, 9) ihres Gitterträgers (4, 5) verschweißt ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite (17, 18) jeder Platte (14, 15) innerhalb der Kontur (20) ihres Gitterträgers (4, 5) liegt.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuglasche (16) auf die Außenseite (17, 18) der Platten (14, 15) der miteinander zu verbindenden Gitterträger (4, 5) aufgelegt und mit den Platten (14, 15) lösbar verbunden, vorzugsweise verschraubt, ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Querschnitt (22) der Zuglasche (16) innerhalb der Kontur (20) der Gitterträger (4, 5) angeordnet ist.