Gitterträger für den Untertag-Strecken- und Schachtausbau

Abstract

 Der Gitterträger wird verwendet für den Untertag-Strecken- und Schachtausbau. Er besteht aus drei parallelen Gurtstäben (1, 2, 3), die im Querschnitt ein Dreieck bilden, und die mittels innerer Versteifungselemente (4) räumlich zueinander fixiert sind. Jedes Versteifungselement (4) ist einstückig aus einem mehrfach gebogenen Profilstab geformt. Die Versteifungselemente sind von innen an die Gurtstäbe (1, 2, 3) angeschweisst.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Gitterträger für den Untertag-Strecken- und Schachtausbau gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Beim Ausbau von Tunnel und Grubenstrecken in druckhaftem Gebirge werden geschweisste Gitterträger verwendet zur Herstellung gewölbter Ausbaurahmen und als Bewehrung bei der anschliessenden Betonierung.

[0003] Ein solcher Gitterträger ist beispielsweise in der DE-OS 29 51 874 beschrieben. Er weist drei ober 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 Beanspruchung können die Schweissstellen brechen, was zum Ausscheren der Ausfachungsstäbe führt.

[0004] 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-OS 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.

[0005] 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-OS 30 14 402 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 der Gurtprofile trägt zur hohen Belastbarkeit dieses Gitterträgers bei. Die Konstruktion ist relativ aufwendig, so dass solche Gitterträger zweckmässigerweise nur dort einzusetzen sind, wo infoigen von hohem Gebirgsdruck, Geröll oder losem Gestein die Anforderungen und Beanspruchungen entsprechend gross sind.

[0006] 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. Querschnittsstabilität 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.

[0007] 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.

[0008] 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 Figur 1,

Fig. 3 eine Stirnansicht durch das Gitterträgersegment gemäss Figur 1,

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Versteifungselement,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Gitterträgersegmentes gemäss Figur 1,

Fig. 6 eine Seitenansicht auf die Stossstellen zweier Gitterträgersegmente, die mittels Verbindungselementen miteinander zusammengeschraubt sind, und

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VI - VI gemäss Figur 1 durch die Stossstelle der Gitterträgersegmente.

[0009] 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.

[0010] Jedes Versteifungselement 4-ist einstückig aus einem Rundstahlstab hergestellt. Wie aus der Figur 4 hervorgeht, wird der Rundstahlstab zuerst flach, d. h. in der Eben, gebogen, derart, dass zwei gleichseitige Dreiecke 5, 6 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.

[0011] 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.

[0012] 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.

[0013] Die vorstehend beschriebene Konstruktion des Gitterträgers weist folgende Vorteile auf:

- Das Rundmaterial ist einfach erhältlich und verursacht 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 Material 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 Ueberlappungen entsteht.

[0014] 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.

[0015] Um einen Längenausgleich zu erzielen, können anstatt der Winkeleisen 16 zwei Platten 18 mit Bohrungen 19 beidseitig am Gitterträgersegment angesschweisst 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.

[0016] 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, 19 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.

Ansprüche

1. Gitterträger für den Untertag-Strecken- und Schachtausbau, wobei drei parallele, im Querschnitt ein Dreieck bildende Gurtstäbe mittels innerer Versteifungselemente räumlich zueinander fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Versteifungselement (4) einstückig aus einem mehrfach gebogenen Profilstab besteht, und dass.das Versteifungselement (4) von innen an die Gurtstäbe (1, 2, 3) angeschweisst ist.

2. Gitterträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des Profilstabes gegeneinander gestossen und stumpf miteinander verschweisst sind.

3. Gitterträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (4) aus zwei Dreiecken (5, 6) besteht, die geneigt zueinander angeordnet sind, dass jedes Dreieck (5, 6) schräg zu den Gurtstäben (1, 2, 3) verläuft, und dass die Ecken der Dreiecke (5, 6) an den Gurtstäben angeschweisst sind.

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

5. Gitterträger nach Anspruch 4, 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.

6. Gitterträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (4) in bezug auf eine senkrecht zu den Gurtstäben (1, 2, 3) verlaufende Mittenebene (15) symmetrisch ist.

7. Gitterträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Gitterträgersegmenten zusammengebaut ist, deren Stossenden je zwei an den Gurtstäben seitlich angeschweisste Winkeleisen (16) aufweisen, und dass je zwei benachbarte Winkeleisen (19) miteinander verschraubt sind.

8. Gitterträger nach Anspruch 1, 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.

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

Zeichnung