Verfahren zur Herstellung eines tragenden Bauwerkes, Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und Bausatz zur Erstellung der Einrichtung

Abstract

 Verfahren und Vorrichtung zum abschnittweisen Vorbau in Ortsbeton von tragenden Bauwerken, insbesondere von Brückentragwerken, wobei auf fertiggestellten, tragfähigen Bauwerksteilen (4) oder -pfeilern (2) ein zumindest zwei getrennte, parallele Stränge aufweisender Träger (6) aus einzelnen Elementen aufgebaut und an einem fertiggestellten Bauwerkteil oder -pfeiler verankert (7) wird, ein Schalungsträger (12) an einem quer zum Träger (6) angeordneten, auf einem Gleis (8) fahrbaren Fachwerkbalken (9) mittels seitlich des Schalungsraumes befindlichen Tragorganen (11) aufgehängt und jeweils nach dem abschnittsweisen Betonieren um Abschnittslänge vorgefahren wird, und der Träger (6) und das Gleis (8) vorne in Vorbaurichtung laufend verlängert und hinten laufend mindest teilweise abgebaut werden. Eine von einer C-förmigen, an den Balken (9) angebauten Struktur (14) getragene Arbeitsbühne (15) erleichtert das Verlängern des Trägers (6) gegebenenfalls mit den hinten freikommenden Elementen. Ein Kran kann auf dem Gleis (8) montiert werden. Träger (6), Schalungsträger (12), Fachwerkbalken (9) und die die Arbeitsbühne (15) tragende Struktur (14) werden aus einzelnen, normierten Elementen aufgebaut, wonbei die Wahl von Grundelementen und Verstärkungselementen je nach Beanspruchung abschnittsweise eine optimale Bemessung gewährleistet.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines tragenden Bauwerkes, insbesondere einer Brücke, wobei Abschnitte des Bauwerks in mindestens einer Schalung betoniert werden, die an mindestens einem bestehenden tragfähigen Teil des Bauwerks selbst verankert ist.

[0002] Ein bekanntes Verfahren dieser Art ist in Figur 1 schematisch dargestellt. Auf dem erweiterten Kopf 1 eines Brückenpfeilers 2 werden C-förmige Träger 3 symmetrisch auf beiden Seiten auf einem Geleise fahrbar aufgebaut und mittels Zugankern 5 gesichert. Diese Träger 3 umgreifen vorne den Schalungsraum, in welchem je ein Abschnitt 4 der Brücke in einer nicht dargestellten, je am unteren Schenkel des Trägers 3 abgestützten Schalung betoniert werden kann. Sind die Abschnitte 4 erstarrt, kann das Geleise auf sie verlängert und die Träoer 3 um eine Abschnittslänge vorgeschoben werden, worauf der nächste Abschnitt betoniert werden kann. Sollen hierbei die Träger 3 nicht untragbar gross und stark dimensioniert werden, können nur recht kurze Abschnitte 4 von beispielsweise 3 m Länge betoniert werden, wie Figur 2 der Zeichnung zeigt, und der Baufortschritt ist entsprechend langsam. Ausserdem muss der Pfeiler 2 mit einem verbreiterten Kopf 1 ausgeführt werden.

[0003] Es ist zwar auch bekannt, die Spannweite zwischen benachbarten Stützen oder Pfeilern überbrückende Träger vorzusehen und jeweils um eine volle Spannweite von Pfeiler zu Pfeiler vorzuschieben. In diesem Falle sind jedoch äusserst aufwendige Konstruktionen erforderlich, die nicht wiederverwendbar sind.

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauverfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mittels welcher ein schrittweiser Baufortschritt um wesentlich grössere Abschnittlängen bei einfacher Ausführung und restloser Wiederverwendbarkeit des Trägermaterials möglich ist. Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen und in der anschliessenden Beschreibung angegeben.

[0005] Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele und -varianten zeigt, näher erläutert.

Figuren l und 2 zeigen schematisch ein bekanntes Bauverfahren,

Figur 3 zeigt ein Anfangsstadium des erfindungsgemässen Bauverfahrens,

Figur 4 zeigtein Zwischenstadium des Bauverfahrens,

Figur 5 zeigt ein Endstadium des Bauverfahrens,

Figur6 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung,

Figuren 7 und 8 zeigen konstruktive Einzelheiten,

Figuren 9 und 11 zeigen schematisch Stadien einer Ausführungsvariante,

Figur 10 zeigt eine gemäss Figuren 9 und 11 fertiggestellte Brücke und die

Figuren 12 bis 16 zeigen konstruktive Einzelheiten.

[0006] Die Figuren 1 und 2 sind oben bereits beschrieben worden. Es sei ergänzend darauf hingewiesen, dass der Träger 3 den zu betonierenden Raum eines Abschnitts 4 vollständig umgreifen muss und somit in all seinen Teilen das durch die Schalung und den eingebrachten Beton erzeugte Lastmoment aufnehmen muss. Das schliesst es praktisch aus, Abschnitte grösserer Länge zu betonieren.

[0007] Figur 3 zeigt das erfindungsgemässe Vorgehen. Auf der Stütze 2, die keinen verbreiterten Kopf 1 aufzuweisen braucht, wird symmetrisch nach beiden Seiten ein Fachwerkträger 6 aus vorfabrizierten genormten Elementen erstellt und in der Mitte der Stütze 2 mittels Zuggliegern 7 verankert. Auf den Träger 6 wird ein Geleise 8 aufgebaut. Sobald dieses Geleise genügende Länge aufweist, wird darauf ein fahrbarer Balken 9 mit Rollen 10 aufgebaut, der sich quer über den Träger 6 erstreckt und aus ähnlichen oder gleichen vorfabrizierten Elementen besteht wie der Träger 6. Wie Figur 6 zeigt, besteht der Träger 6 aus zwei Strängen, auf welchen je eine Schiene 8 des Geleises befestigt ist. An den äusseren Enden des Balkens 9 ist mittels Zugstangen 11 ein Schalungsträger 12, der ebenfalls aus gleichen oder gleichartigen Elementen aufgebaut ist wie der Träger 6 und der Balken 9 und auf welchem sich die nicht dargestellte Schalung zum Giessen des Brückenprofils befindet, aufgehängt.

[0008] Wie Figur 3 zeigt, ist in der Mitte des Balkens 9 ein C-förmiger Träger 14 für eine Arbeitsbühne 15 angebaut, welcher Träger 14 ebenfalls aus vorfabrizierten Elementen ähnlich oder gleich denjenigen der Fachwerke 6, 9 und 12 besteht.

[0009] Figur 3 zeigt das Stadium, in welchem beidseitig der Stütze 2 die ersten anschliessenden Abschnitte des Brükkenprofils 13 betoniert werden. Nach erfolgtem Betonieren muss die Schalung an Ort verbleiben, bis der Beton genügend abgebunden hat. Während dieser Zeit wird, wie in Figur 3 in strichpunktierten Linien angedeutet ist, der Träger 6 beidseitig weiterverlängert, und es wird auf diesem Träger auch das Geleise 8 verlängert, und zwar um die Länge des folgenden Abschnitts 4 der Brücke. Ist nun der Beton in den bereits betonierten inneren Abschnitten abgebunden, wird entschalt, die Balken 9 mit den Schalungsträgern 12 werden auf dem Geleise 8 symmetrisch nach aussen gefahren und gesichert. Nun wird die Schalung für die zweiten Abschnitte vorbereitet und dann wird betoniert. Mit dem Balken 9 ist natürlich auch die Arbeitsbühne 15 nach vorne gefahren worden, und es kann am Träger 6 weitergebaut werden, um dann um einen weiteren Schritt vorzurücken und den nächsten Abschnitt 4 zu betonieren.

[0010] Figur 4 zeigt, wie dann nach einem gewissen Baufortschritt der Träger 6 an einem weiter aussen liegenden Abschnitt 4 mittels Zuggliedern 7 verankert wird, während die vor- ; her wirksamen Zugglieder und die inneren Teile des Trägers 6 abgebaut werden können. Das hierbei freiwerdende Material wird laufend zur Verlängerung des Trägers 6 an den äusseren Enden gebraucht. Diese Vorgänge sind in Figur 4 mit strichpunktierten Linien angedeutet. Zum Betonieren des letzten, mittleren Abschnittes einer Spannweite der Brücke zwischen zwei Stützen wird nur noch gemäss Figur 5 ein Restabschnitt des Trägers 6 benötigt, der auf die beiden nun benachbarten Abschnitte 4 abgestützt ist und gerade noch genügt, um den Balken 9 zu tragen. Nach dem Betonieren und Abbinden des letzten Abschnitts können der Schalungsträger 12, der Balken 9 und der Träger 6 abgebaut und das freiwerdende Material kann bei einer anderen Brückenspannweite wieder verwendet werden.

[0011] Bevor weitere Einzelheiten des Aufbaus der Einrichtungen behandelt werden, soll noch die Ausführungsvariante besprochen werden, die schematisch in den Figuren 9 bis 11 dargestellt ist. Entsprechende Teile sind gleich bezeichnet wie in den Figuren 3 bis 6. Obwohl in Figur 9 und 11 der Träger 6 nur einseitig mit eine Arbeitsbühne dargestellt ist, wird in der Praxis normalerwiese symmetrisch an beiden Trägerenden gleichzeitig gearbeitet, um eine praktisch symmetrische Belastung der Stütze 2 zu erzielen. Der die Arbeitsbühne 15 tragende Träger 14 ist in diesem Falle mittels Rollen 20 auf dem Geleise des Trägers 6 fahrbar angeordnet, aber natürlich in jeder Arbeitsstellung gesichert. Er ist mit einem Gegengewicht 21 versehen. Figur 9 zeigt den mit der dargestellten Bauweise verbundenen besonderen Vorteil, dass ein Kran 22 montiert werden kann, sobald der Träger 6 und sein in Figur 9 nicht dargestelltes Geleise 8 die erforderliche Länge aufweisen.

[0012] Die fahrbare Arbeitsbühne 14, 15 nach Figur 9 erlaubt einen beliebig langen Baufortschritt des Trägers 6, weil der Träger 14 auf dem Geleise des laufend erstellten Trägers 6 auch laufend vorgefahren werden kann. Man ist somit mit dem Baufortschritt des Trägers nicht an die Länge der Arbeitsbühne 15 während des Betonierens und Abbindens eines Abschnittes gebunden.

[0013] Hat der Träger 6 genügende Länge erreicht, so wird gemäss Figur 11 der Balken 9 aufgesetzt und der Schalungsträger 12 angebaut. Es kann nun in der oben beschriebenen Weise abschnittweise betoniert werden, während mittels der Arbeitsbühne 15 der Träger 6 laufend verlängert wird. Wie Figur 11 und die die fertiggestellte Brücke darstellende Figur 10 zeigen, können dank dem beliebig langen Vorziehen des Trägers 6 zwischen aufeinanderfolgenden Betonierungsarbeiten, auch lange Abschnitte 4 mittels entsprechend langer Schalungen erstellt werden. Der Kran 22 folgt dem Baufortschritt. Wie in Figur 11 durch dicke und dünne Striche angedeutet ist, kann der Träger 6 innerhalb der wirksamen Verankerung 23, wo er also keine Biegemomente mehr aufzunehmen,sondern nur noch den Kran zu tragen hat, durch teilweise Entfernung von Elementen geschwächt werden, wobei die gewonner. Elemente am vorderen Ende des Trägers 6 verwendet werden können.

[0014] Es ist nicht nur in diesem Falle, sondern allgemein so, dass die Träger 6, Balken 9, Schalungsträger 12 und Träger 14 dank dem erfindungsgemassen Baukastensystem an allen Stellen gemäss den wirkenden Beanspruchungen optimal bemessen werden können. Die Figuren 7 und 8 zeigen beispielsweise den Aufbau der tragenden Fachwerke aus normierten Elementen. In den Knotenpunkten der Fachwerke sind Knotenbleche 30 vorhanden, mit welchen U-Profile 31 und 32 zur Bildung der Gurten- und Diagonalstäbe und verstärkende Flachprofile 33 verschraubt werden können. Die Verschraubung ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Je nach den auftretenden bzw. zu erwartenden Beanspruchungen können an jeder Stelle optimale Kombinationen aus normierten Elementen zur Bildung der Stäbe der Gurten-und Diagonalstäbe des Fachwerks vorgesehen sein. In den Knotenpunkten selbst können zu den Knotenblechen 30 auch zusätzliche Verstärkungsstäbe 34 aus Flacheisen vorgesehen sein, insbesondere zur Uebertragung der Zug- und Druckkräfte vom einen Stab der Gurte zum anderen. Bestimmte Knotenpunkte und/oder Stäbe des Fachwerks können schwächer bemessen sein als in Figur 7 und 8 dargestellt, wobei auch nur ein Knotenblech 30 vorgesehen sein kann, mit welchem Elemente 31 bis 34 verschraubt sind. Andererseits ist auch eine stärkere Bemessung möglich.

[0015] Es sollen nun noch die weiteren konstruktiven Ausbildungen erläutert werden, wobei es sich nur um Ausführungsbeispiele handelt.

[0016] Figur 6 zeigt die Ausbildung der Verankerungen mit den Zugstäben 7, die an einem durch Oeffnungen des Brückenprofils durchgesteckten Profil 35 verankert sind. Ihre oberen Enden sind wiederum mit Profilen 35a verbunden, welche die Fachwerkträger 6 niederhalten. Mit dem Brückenprofil sind auch Anker 6 zur seitlichen Sicherung des Schalungsträgers 12 verbunden. Die Träger 6, die zwei parallele Stränge mit je drei parallelen, mittels Streben 37 und 45 verbundenen Fachwerken aufweisen, sind auf Hölzer 38 abgestützt, und sie sind oben mit Querprofilen 39 verbunden, welche je die eine Schiene 8 des Geleises tragen.

[0017] Figur 12 zeigt die Anordnung der Rollen 20 am Balken 9 und der Schienen 8 auf den Trägern 3. Mit Gurtenprofilen 31 des Balkens 9 ist eine Montageplatte 40 verschraubt, mit welcher seitliche Halteprofile 41 für die Rollen 10 verschweisst sind. Mit den Profilen 41 sind Halter für Kugellager 42 verschraubt, mittels welchen die Achse der Rolle 10 gelagert ist. Die Schienen 8 sind mit den Profilen 39 verschraubt, und die Profile 39 sind auf Stäbe der oberen Gurte des Trägers 6 abgestützt und an mindestens einer Stelle gemäss Figur 13 verschraubt. Zwischen Knotenpunkten sind Gegenplatten 43 von unten gegen die Stäbe der Obergurten gelegt und sind mit Löchern zur Aufnahme der Befestigungsschrauben für das Profil 39 versehen. Mit den Knotenblechen 30 sind Platten 44 verschraubt; die mit den Horizontalstreben 45 verschweisst sind.

[0018] Figur 14 und 15 zeigen die Verankerung der Träger 6. Die Zugstangen 7 sind oben mit Gewinde versehen und können mittels einer über ein Axialkugellager 48 auf ein Profil 46 abgestützten Mutter 47 gespannt werden. Das Profil 46 stützt sich auf das Niederhalteprofil 35a ab, mit welchem Platten 49 mit angeschweissten Niederhaltelappen 50 angeschraubt sind. Die Niederhaltelappen liegen auf Knotenblechen 30 der Untergurte des Trägers 6 und halten damit die betreffende Stelle des Trägers auf den Hölzern 38 bzw. auf dem Brückenprofil nieder. Zwischen jeden Knotenpunkt und das Holz 38 ist eine Stützplatte 51 eingelegt, die mit den unteren Gurtenprofilen 31 verschraubt ist. Auch mit diesem Knotenpunkt ist eine Platte 44 mit Horizontalverstrebung 45 verschraubt.

[0019] Figur 16 zeigt schliesslich noch die Aufhängung der Tragstangen 11 für den Schalungsträger 12. Die oberen Enden der Stangen sind mit Gewinde versehen und können mittels Muttern 52 gespannt bzw. vertikal eingestellt werden, die sich über Axialkugellager 53 auf ein Querprofil 54 abstützen, das auf dem Obergurt des Fachwerks des Balkens 9 aufliegt. Auch Figur 16 zeigt nochmals die seitliche Verstrebung der einzelnen Fachwerke des Balkens 9 mittels Horizontalstreben 45 und deren Befestigungsplatten 44.

[0020] Es sind verschiedene Ausführungsvarianten möglich. Beispielsweise kann man bei der Ausführung gemäss Figur 9 und 11 das Gegengewicht 21 weglassen und damit die Belastung des Trägers 6 herabsetzen, wenn man ein Geleise 8 aus C-Profilen oder I-Profilen vorsieht, in welche die Rollen 20 vertikal gesichert seitlich eingreifen.

[0021] Wie erwähnt treten bei der beschriebenen erfindungsgemässen Anordnung günstige Belastungen auf, was es erlaubt, längere Abschnitte des ganzen Brückenprofils zusammen zu betonieren. Es könnte aber auch nur ein relativ schmaler trapezförmiger tragender Teil des Profils erstellt werden, worauf in einem zweiten Arbeitsgang und mittels einer anderen Einrichtung die seitlich vorstehenden Flansche des Profils betoniert würden. Es können aber natürlich auch andere Profile in entsprechender Weise betoniert werden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines tragenden Bauwerkes, insbesondere einer Brücke, wobei Abschnitte des Bauwerkes in mindestens einer Schalung betoniert werden, die mittels eines an mindestens einem bestehenden, tragfähigen Teil des Bauwerkes selbst verankerten Trägers aufgehängt wird und jeweils mit dem Träger um Abschnittlänge in den freien Raum am Stirnende des zuletzt erstellten Abschnitts vorgezogen wird, und wobei ein Träger über dem Bauwerk montiert wird, an dem die Schalung mittels bezüglich der Richtung des Baufortschritts seitlich des Schalungsraumes liegender tragender Organe aufgehängt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Träger als Fachwerkträger aus Elementen aufgebaut wird, der in Richtung des Baufortschritts laufend verlängert und hinten laufend mindestens teilweise abgebaut wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf dem Träger eine Kranbahn und ein Kran aufgebaut wird, und dass der Träger hinten soweit abgebaut wird, dass seine Festigkeit noch für die Beanspruchung durch den Kran ausreicht.

3. Verfahren nach Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass am Stirnende des Trägers eine Arbeitsbühne verschiebbar angebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei von einem bestehenden Brückenpfeiler aus gebaut wird, dadurch gekennzeichnet,
dass nach Erstellung und Verankerung des Trägers auf dem Pfeiler ein Kran auf den Träger aufgebaut wird.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 - 6,
gekennzeichnet durch
einen Bausatz zur Erstellung eines demontierbaren Fachwerkträgers auf einem bestehenden Bauwerksteil, eine Schalung die am Träger durch beidseitig des Schalungsraumes liegende Tragorgane aufhängbar ist, und
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bausatz Grundelemente und mit denselben kuppelbare Verstärkungselerente aufweist, wobei die.Anzahl und/oder Art von Verstärkungselementen von einem Abschnitt zum anderen des Trägers variiert in Abhängigkeit von der dort herrschenden Beanspruchung.

6. Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schalung an einem quer über dem Träger angeordneten Balken hängt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Balken als Fachwerkträger aus gleichartigen Elementen aufgebaut ist wie der Träger.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Balken längs des Trägers fahrbar ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 - 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Stirnseite des Trägers eine Arbeitsbühne angebracht ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Arbeitsbühne fahrbar auf dem Träger angeordnet ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass auch die Arbeitsbühne aus gleichartigen Elementen aufgebaut ist wie der Träger.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 - 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf dem Träger ein Kran angeordnet ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kran, der Balken und die Arbeitsbühne auf demselben, auf dem Träger angeordneten Geleise fahrbar sind.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 - 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Träger zwei oder mehr getrennte, parallele Stränge aufweist (Fig. 6).

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 - 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein quer unter dem Träger liegender Schalungsträger aus gleichartigen Elementen wie der Träger)fachwerk- artig aufgebaut ist.

16. Bausatz zur Erstellung der Einrichtung nach Ansprüchen 5 bis 15,
gekennzeichnet durch vorfabrizierte Profilstäbe und Flachstäbe sowie Knotenbleche und Schrauben zur gegenseitigen Verbindung der Profilstäbe und Flachstäbe zu tragenden Fachwerken.

17. Bausatz nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass mit Knotenblechen verschraubbare Querstreben (44, 45) zur seitlichen Verstrebung verschiedener Fachwerke des Trägers, Balkens oder Schalungsträgers vorgesehen sind.

18. Bausatz nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass Rollen vorgesehen sind, die in mit einer Montageplatte (40) verbundenen Lagerteilen (41) gelagert sind, wobei die Montageplatte Löcher zur Verschraubung mit Untergurten des Balkens aufweist.

19. Bausatz nach einem der Ansprüche 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Gegenplatte (43) mit Löchern zur Verschraubung eines Tragprofils (39) für eine Schiene (8) mit einer Obergurte des Trägers (6) vorgesehen ist.

20. Bausatz nach einem der Ansprüche 16 bis 19, mit einem Verankerungs- oder Niederhalteprofil (35a) für den Träger und eine mit demselben verschraubbare Platte (49) mit Niederhaltelappen (50) der zur Auflage auf Knotenbleche (30) des Trägers bemessen ist.

Zeichnung