DE2457796C3 - Aus Beton o.dgl. und einer Verstärkungsbewehrung bestehendes Ausbausegment - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein aus Beton od. dgl. und einer Verstärkungsbewehrung bestehendes Ausbauscgmcnt von im allgemeinen teilzylindrischer Form und mit einem radialen und rechteckigen, gekrümmten Außenrahmen zur Befestigung, wobei der Beton einen mindestens teilweise in radialer Richtung offenen lohli mim der Bewehrung einnimmt und die Bewehrung eine Verankerung in Form mindestens eines seitlich in den Hohlraum vorstehenden Randes zur Befestigung des Betons aufweist.

Ein derartiges Ausbausegment ist im wesentlichen aus der DE-GM 72 05 746 bekannt, wobei der dort beschriebene Verbundtübbing aus einem innen oder außen offenen Gußteil mit Ring- und Stoßflanschen und einem von diesen eingeschlossenen Beton- oder Stahlbetonkern besteht, wobei der Betonkern dort in seiner Gesamtheit oder in Form von Teilen in Längsrichtung mit dem Gußteil in Verbindung steht Für die Verschraubungen können dort Taschen im Beton ausgespart oder im Gußteil eingegossen sein, oder aber es sind Stoß- und Ringflansche über die Höhe des Betons hinaus durchlaufend oder lappenförmig nach innen gezogen. Ferner können bei den dort beschriebenen Ausbausegmenten axial verlaufende Stege vorgesehen sein, welche die äußeren Ringflansche unter einem Winkel von ungefähr 90° nach innen verlängern. Diese axialen Stege, welche als Hinterschneidungen ausgebildet sind und Verankerungen für die Betonkerne bilden, machen aber aufgrund ihrer Anordnung an den Gußteilen die Verwendung von Kernen bei ihrer Herstellung erforderlich.

Ferner ist aus der DE-AS 19 25 961 ein Tübbing für eine einschalige Tunnelauskleidung mit einem im Querschnitt wellenförmigen Stahlprofil bekannt, dessen nach außen offene Wellentäler auf ihre ganze Höhe mit Beton gefüllt sind, während das Stahlprofil aus einfachen, rechtwinkligen handelsüblichen Walzprofilen derart zusammengesetzt ist, daß eine Rechteckwelle entsteht. Die Walzprofile sind dort jedoch vorzugsweise durch Schweißungen miteinander verbunden, so daß die so hergestellten Tübbinge mit dem Nachteil behaftet sind, daß die Herstellung der einzelnen Ausbausegmente mindestens vier Schweißnähte erfordert und somit sehr arbeitsaufwendig ist, was sich in nachteiliger Weise auf die Herstellungskosten der Ausbausegmente und der Tübbinge auswirkt. Der sich durch die Verwendung von Walzprofilen möglicherweise ergebende Vorteil wird mithin aufgrund der hohen Personal- und Arbeitskosten wieder egalisiert.

Des weiteren ist in der DE-AS 12 37 604 ein Tübbing beschrieben, der aus einem die Stirn- und Stoßflächen des Tübbings bildenden Rahmen aus Stahl, Gußeisen oder Kunststoff und einem diesen Rahmen ausfüllenden, vorzugsweise bewehrten Betonkern besteht, der mit einer allseits an dem Rahmen anschließenden Isolierschicht versehen ist. Die Isolierschicht ist in dem Betonkern zwischen einem äußeren und einem inneren Betonmantel eingelagert, während an dem Rahmen an seiner Innenseite Flansche angeordnet sind, die den äußeren und den inneren Betonmantel zusammenhalten. Durch entsprechende Bemessung des inneren Betonmantels nimmt dieser die auftretenden Belastungen im wesentlichen allein auf, während der äußere Betonmantel nur eine Schutzschicht bildet. Im wesentlichen wird mit der dort beschriebenen Anordnung erreicht, daß die jeweils nach außen freiliegende Isolierschicht gegen Schaden geschützt ist, die während des Transports sowiQ bei und nach dem Einbau des Tübbings beispielsweise durch Korrosion auftreten können. Im Hinblick auf die Anbringung der Bewehrung für den Beton, und zwar insbesondere für den inneren

6·; Betonmantel, sind an den einzelnen Ausbausegmenten mit Löchern versehene Innenstege angebracht, durch welche sich Bewehrungen einziehen lassen.
Schließlich ist aus der CH-PS 4 82 065 ein Tunnelring

mit einem einteiligen oder einem aus Segmenten zusammengesetzten Stahlring und mit einer den Stahlring aussteifenden Betonauskleidung bekannt, bei dem die Betonauskleidung mit über ihre ganze Länge verlaufenden achsparallelen Schlitzen und Zwischenräumen versehen ist, so daß nur der Stahlring zur Aufnahme von in Umfangsrichlung wirkenden Beanspruchungen dient, während die Betonauskleidung in Axialrichtung wirkende Kräfte überträgt. Die Schlitze und Zwischenräume können beim dort angegebenen Tunnelring mit plastischem Material ausgefüllt und mit einer, ggf. aus einem Korrosionsschutzmittel bestehenden Schniiermittelschicht zwischen dem Stahlring und der Betonauskleidung versehen sein.

Bei dem Tunnelring nach der CH-PS 4 82 065 haben die Stahlsegmente Rinnenprofil, bei denen die Seitenwände an ein den Rinnenbodesi bildendes Blech angeschweißt sind und ggf. in der Mitte der Rinnen zwischen den beiden Seitenwänden ein Steg vorgesehen ist. Die auf diese Weise zusammengeschweißten Stahlsegmente werden dann mit im Abstand nebeneinander angeordneten Betonkernen gefüllt, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines plastischer. Materials. Zusätzliche Armierungen können gegebenenfalls zur Erhöhung der Festigkeit und zur Verbindung der äußeren und der inneren Betonschicht miteinander vorgesehen sein. Bei der dort beschriebenen Anordnung handelt es sich mithin ebenfalls um einen Tunnelring, dessen Herstellung mit erheblichem Arbeitsaufwand erfolgt, welcher größtenteils von Hand durchzuführen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein aus Beton od. dgl. und einer Verstärkungsbewehrung bestehendes Ausbausegment der oben bezeichneten Art anzugeben, bei dem die Bewehrung mit eingebauten Verankerungen für den Beton herstellbar ist, ohne daß diese Verankerungen die Verwendung eines Kernes beim Gießen der Bewehrung der Ausbausegmente oder die Anbringung von Schweißungen erforderlich machen.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, das Ausbausegmei.. gemäß einer ersten Ausführungsform so auszubilden, daß die Schale der Bewehrung längs der zylindrischen äußeren Oberfläche der Bewehrung zwei durchgehende, einstückig mit dem Rahmen und auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten axial vorspringende parallele Flansche und längs der inneren zylindrischen Oberflache der Bewehrung eine Platte aufweist, die einstückig mit den beiden anderen Seiten des Rahmens und in der von den Flanschen begrenzten rechteckigen, gekrümmten Öffnung angepaßter Form ausgebildet ist, und daß der gesamte von dem Rahmen und der Schale begrenzte Hohlraum zwischen den beiden zylindrischen Flächen mit Beton ausgefüllt ist, wobei die beiden Flansche und die Platte einstückig ausgebildet und mit radialen Querstäben miteinander verbunden sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ausbausegmentes wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schale der Bewehrung zwei durchgehende einstückig mit dem Rahmen ausgebildete und auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten axial nach innen vorspringende parallele Platten aufweist, von denen eine längs der zylindrischen Außenfläche der Bewehrung und die andere längs der zylindrischen Innenfläche der Bewehrung verläuft, wobei die beiden Platten über ihre gesamte Länge mit einer einstückig ausgebildeten radialen Wand verbunden sind, daß der Besamte, von dem Rahmen und der Schale zwischen den beiden zylindrischen Fluchen eingeschlossene Hohlraum mit Beton ausgefüllt ist, und daß die an die innere Platte angeschlossene Wund des Rühmens über die Hälfte ihrer Länge einen Flansch aufweist, der einstückig mit der Wand und axial nach außen vorstehend ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäßen Ausbausegmente, die im Schnitt im wesentlichen mäanderfönnige Gestalt ohne Hinterschneidungen aufweisen, lassen sich in vorteilhaft ter Weise z. B. mit einer zweiteiligen Gießform herstellen, ohne daß die Verwendung eines Kernes erforderlich ist. Die radialen Querstreben und die daran anschließenden Platten bei der einen bzw. die radial nach außen vorstehenden Flansche bei der anderen Ausführungsform tragen in vorteilhafter Weise /in Armierung des Betons bei, so daß das mit Beton gefüllte Ausbausegment erhöhte Trägheits- und Widerstandseigenschaften aufweist. Da alle Verankerungen für den Beton bei den erfindungsgemäßen Ausbausegmenten bereits einstückig mit den Bewehrungen ausgebildet sind, kann die Betonierung des Ausba·: ,igmentes ohne zusätzliche Anbringung von Bewehrungen gegebenenfalls erst nach dem Zusammenbau der einzelnen Ausbausegmente, in situ im jeweiligen Tunnel od. dgl.

erfolgen. Bei der gewählten Anordnung mit den massiven, längs eines inneren und eines äußeren Zylinders verlaufenden Platten und mit diese miteinander verbindenden, im Abstand voneinander angeordneten Querstreben trägt zur gegenseitigen Stützung und Verstärkung der Schalen bei, daß die Druckfestigkeit und Beanspruchbarkeit des Ausbaues im Betrieb erhöht ist.

Die erfindungsgemäßen Ausbausegmente sollen im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausbaues aus mehreren Ausbausegmenten gemäß einer ersten Ausführungsform, teilweise im Schnitt, und ir

Fig.2 eine perspektivische Darstellung eines Doppelausbausegmentes gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Der in Fig. 1 dargestellte Ausbau weist je vier untereinander völlig identische Ausbausegmente in im allgemeinen zylindrischer Anordnung bezüglich der Achse X-X auf, die sowohl in axialer Richtung als auch über den Umfang jeweils zu zweien angeordnet sind. Das eine der axialen Paare von Ausbausegmenten ist zur Verdeutlichung seines Aufbaues längs seiner Meridianebene geschnitten wiedergegeben, wobei selbstverständlich die dargestellte Anordnung keinesfalls auf vier Ausbausegmente beschränkt ist. Im allgemeinen besteht ein solcher Ausbau aus einer in Achsrichtung aufeinanderfolgenden Reihe von Ringen.

die jeweils aus einer Aneinanderreihung einer beliebigen Anzahl von EirLelsegmenten über de.i Umfang gebildet wird. Die Doppelsegmente nach F i g. 2 weisen jeweils zwei in Richtung der Achse X-X eines Ausbaues aneinandergesetzte Einzelsegmente auf. wobei der Ausbau ebenso wie bei der anderen Ausführungsform von einer ähnlichen Reihe von Ringen aus solchen Doppclsegmenten gebildet wird. Diese Doppelai-sbmi· Segmente sind ebenfalls im Schnitt uach einer Meridianebene wiedergegeben, um ihren Aufbau /ti verdeutlichen.

ledes Ausbaiisegmeni V in F i g. 1 oder V in F i g. 2 besteht aus einer Masse aus Bct^.; od. dgl., bezeichnet mit B¹ bzw. B², und einer VerstärhinEsbewehruriK aus

KugelgraphitGußeiscn, bezeichnet mil Λ' bzw. ,4-'. Die Bewehrung wcisl in allen füllen eine Schale in Form eines Tcil/.ylinders. dessen unterschiedlicher Aufbau im folgenden beschrieben werden soll, und einen mit der Schale einstückigen Außenrahmen C bzw. C-' auf. Der Nahmen verläuft in jedem Falle radial und ist von gekrümmter Rechteckform, d. h. er enthält vier ebene Wände, von denen zwei rechtwinklig zu der Achse X-X stehen, während die beiden anderen in Ebenen liegen, tJurch die diese Achse verläuft, wobei diese Wände in radialer Richtung von zwei zylindrischen Flächen mit der Achse X-X begrenzt sind, und zwar einer inneren, ik'r Achse benachbarten Fläche und einer Außenfläche. Die beiden Mächen jeder dieser Wände verlaufen praktisch parallel und sind nur erforderlichenfalls zum Abziehen beim Formen der Bewehrung unter einem geringen Winkel gegeneinander geneigt.

Bei der Ausführungsforni nach F i g. 1 weist die Bewehrungsschale A' zwei an die zylindrische Außenfläche dieser Bewehrung anschließende durchgehende Flansche l^a auf. die einstückig mit dem Rahmen über die gesamte Länge auf jeder der lotrecht zu der Achse X-X angeordneten Wände sind, die axial ins Innere des Rahmens gegeneinander gerichtet vorstehen und zwischen einander und mit den meridionalen Wänden des Rahmens eine rechteckige gekrümmte öffnung 2 einschließen. Die Flansche sind bis auf ihre Enden von konstanter Dicke, wo sie in Richtung des Umfangcs einen Teil mit zunehmender Dicke aufweisen. Ferner weist die Schale anschließend an die zylindrische Innenfläche der Bewehrung eine rechteckige Platte 2·' auf. deren Umriß im wesentlichen mit dem der öffnung 2 identisch ist, sich in radialer Richtung unterhalb dieser Öffnung befindet und bei der Formgebung einstückig mit den beiden meridionalen Wänden des Rahmens hergestellt und mit diesen über dreieckige Rippen verbunden ist. Ferner schließt die Platte an jeden der beiden Flansche l·¹ mittels beispielsweise drei regelmäßig angeordneten Querstreben 3·' an. die radial gerichtet sind und bei der Formgebung der Platte und der Flansche entstehen, jede der vier Wände des Rahmens ("' weist Löcher 4 auf. welche die wechselseitige Befestigung der Ausbausegmente mittels Schrauben 5 gestatten.

Der Rahmen O und die Schale aus den Flanschen 1^J und der Platte 2³ begrenzen einen näherungsweise parallel-epipedförmigen Hohlraum 6³, der vollständig mit einer Betonmasse B¹ gefüllt ist. Bei der Fertigstellung wird nach der Herstellung der Bewehrung A' der Beton entweder vor oder nach dem Einbringen des Ausbausegmentes in den Tunnel oder Schacht in den Hohlraum 6-" eingefüllt, wobei beim nachträglichen Einbringen des Betons das Ausbausegment lediglich aus der Bewehrung besteht. In beiden Fällen stellen, nach dem Einbringen des Betons, die Bewehrung und die Betonmasse einen ausgezeichneten Verbund dar, der sich noch dadurch verbessern läßt, daß eine Schicht eines Bindemittels auf die Innenfläche der Wände des Rahmens O oder auf die dem Hohlraum 6" zugewendeten Rächen, die Flansche U und die Platte 2' oder auf sämtliche Flächen aufgebracht wird. Zur besseren Verdeutlichung ist die Betonmasse B' lediglich in zweien der Ausbausegmente dargestellt Die axiale Abmessung jedes Flansches I³ ist im wesentlichen die gleiche und entspricht ungefähr der Hälfte derjenigen der Platte 2*. Ferner, und das gilt in gleichem Maße für die andere Ausführungsform, ist die axiale Gesamterstreckung der Rahmen so bemessen, daß sie viermal bis fünfmal so groß wie die radiale Abmessung, d. h. die Knlfernung zwischen der zylindrischen Innenfläche und der Außenfläche, ist.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 weist die Schale der Bewehrung A-' jedes einzelnen Ausbausegmcntcs zwei im wesentlichen rechteckige Platten 7 und 2^h auf. die beim Formen des Rahmens entstehen und ausgehend von den lotrecht zur Achse X-X angeordneten Wänden des Rahmens axial ins Innere der jeweiligen Ausbausegmenlc vorstehen, wobei die Platte 7 tier zylindrischen Außenfläche der Bewehrung und die Platte 2'¹ der zylindrischen Innenfläche folgend angeordnet sind. Die beiden rechteckigen Platten 7 und 2^h sind über ihre gesamte Länge mittels einer lotrecht zur Achse ,V-.V angeordneten und beim Formen dieser Platten entstehenden durchgehenden Wand 3^Λ miteinander verbunden.

Die beiden Bewehrungen A'dcr zwei E-ün/c-lscgmentc liegen in axialer Richtung in der Weise nebeneinander daß ihre Rahmen mit den beiden Wänden 8 aneinanderstoßen, die lotrecht zur Achse XX und an die beider Platten 2^ anschließen, jede Wand 8 weist an ihrerr Außenrand und auf unterschiedlichen Hälften ihret Längserstreckung einen mit ihr stückigen, jeweils nach entgegengesetzten Richtungen vorspringenden Flansch 1^Λ auf. |rde Bewehrung zeigt im Meridianschnitt eine rechteckige Form und weist, begrenzt durch die Platte 2^. die Wände 3' und 8 und die diametral entgegenge setzten Wände des Rahmens einen im allgemeiner parallelepipedförmigen Hohlraum 6* auf, der völlig mii Betonmasse S-' ausgefüllt wird. Man erhält auf diese Weise ebenfalls einen hervorragenden Verbund dei Betonmasse und der Bewehrung, zwischen die eine Schicht eines Bindemittels eingefügt werden kann. Die Einzelsegmente sind ebenso wie die verschiedener Ringe mittels Schrauben 5 aneinander befestigt. Die axiale Erstreckung der Platten 2* und damit de: Hohlraumes 6^h und der entsprechenden Betonmasse B ist größer als die Erstreckung der Platte 7. vorzugsweise zweieinhalbmal so groß wie letztere.

In sämtlichen Fällen erhält man aufgrund dei wirksamen Verbindung der Betonmasse mit dei Gußeisenbewehrung die zulässigen Belastungswerte füi die beiden Materialien gleichzeitig unter Berücksichti gung der jeweiligen Elastizitätsmodule. Das Eindringer des Betons ist besonders einfach und sogar danr möglich, wenn die Bewehrung bereits in die Ausschach tung des Tunnels oder der Strecke eingebaut worden ist Außerdem läßt sich das Gießen der Bewehrung in dei Gießerei ohne Verwendung eines Kernes u-tei Berücksichtigung der speziell gewählten Form dei Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 und 2 durchführen Ferner weisen die Ausbausegmente eine vollkommer glatte Oberfläche nach innen und nach außen auf, wa:

einerseits den Druckabfall begrenzt, wenn sich eine Flüssigkeit ins Innere der Verschalung ergießt, une andererseits das Volumen des Füllmaterials reduziert das zwischen der Außenfläche des Ausbaues und den anstehenden Gebirge eingefügt werden muß. Weiterhii bieten die Querstreben 3" bzw. die Wände 3* dem Betoi einen guten Widerstand gegen Scherkräfte.

Durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß in Vergleich zu nur aus Gußeisen hergestellten Ausbau Segmenten bei gleicher Festigkeit die Gewichtseinspa

t>5 rung bei Ausbausegmenten nach der ersten Ausfüh rungsform (vgl. Fig. 1) 32% und bei Ausbausegmentei nach der zweiten Ausführungsform (vgl. Fig.2) ty beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Aus Beton od, dgl. und einer Verstärkungsbewehrung bestehendes Ausbausegment von im allgemeinen teilzylindrischer Form und mit einem radialen und rechteckigen, gekrümmten Außenrahmen zur Befestigung, wobei der Beton einen mindestens teilweise in radialer Richtung offenen Hohlraum der Bewehrung einnimmt und die Bewehrung eine Verankerung in Form mindestens eines seitlich in den Hohlraum vorstehenden Randes zur Befestigung des Betons aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (l^a-2^a) der Bewehrung (A¹) längs der zylindrischen äußeren Oberfläche der Bewehrung zwei durchgehende, einstückig mit dem Rahmen (O) und auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten axial vorspringende parallele Flansche (l^a) und längs der inneren zylindrischen Oberfläche der Bewehrung eine Platte (2^a) aufweist, <3ie einstückig mit den beiden anderen Seiten des Rahmens und in der von den Flanschen (V) begrenzten echteckigen, gekrümmten öffnung (2) angepaßter Form ausgebildet ist, und daß der gesamte von dem Rahmen (C) und der Schale (l^a-2^a) begrenzte Hohlraum (6^a) zwischen den beiden zylindrischen Flächen mit Beton (B') ausgefüllt ist, wobei die beiden Flansche (l^a) und die Platte (2^a) einstückig ausgebildet und mit radialen Querstreben (3^a) miteinander verbunden sind.

2. Aus Beton od. dgl. und einer Verstärkungsbewehrung beste! endes Ausbausegment von im allgemeinen teilzylindrischer Fon und mit einem radialen und rechteckigen, .gekrümmten Außenrahmen zur Befestigung, wobei df" Beton einen mindestens teilweise in radialer Richtung offenen Hohlraum der Bewehrung einnimmt und die Bewehrung eine Verankerung in Form mindestens eines seitlich in den Hohlraum vorstehenden Randes zur Befestigung des Betons aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (2*-3⁶-7) der Bewehrung zwei durchgehende einstückig mit dem Rahmen (C⁷) ausgebildete und auf zwei einander gegenüberliegende Seiten axial nach innen vorspringende parallele Platten (2*-7) aufweist, von denen eine längs der zylindrischen Außenfläche der Bewehrung und die andere längs der zylindrischen Innenfläche der Bewehrung verläuft, wobei die beiden Platten über ihre gesamte Länge mit einer einstückig ausgebildeten radialen Wand (3*) verbunden sind, daß der gesamte, von dem Rahmen (C*) und der Schale zwischen den beiden zylindrischen Flächen eingeschlossene Hohlraum mit Beton (B²) ausgefüllt ist, und daß die an die innere Platte (2⁶) angeschlossene Wand des Rahmens (C²) über die Hälfte ihrer Länge einen Flansch (I⁶) aufweist, der einstückig mit der Wand und axial nach außen vorstehend ausgebildet ist.