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Title:
PREFABRICATED REINFORCED CONCRETE SLAB AND PROCESS FOR MANUFACTURING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/007938
Kind Code:
A1
Abstract:
A prefabricated reinforced concrete slab (10) for producing a composite slab construction, in particular a solid track for high-speed trains, has at least two steel rods (19) which extend in the longitudinal direction of the finished reinforced concrete slab (10) and protrude beyond both front sides of the slab (10), each steel rod (19) being immovably anchored within the finished reinforced concrete plate (10) only in one spot and otherwise being freely extensible.

Inventors:
BARON ALFRED
Application Number:
PCT/EP1998/004640
Publication Date:
February 18, 1999
Filing Date:
July 23, 1998
Export Citation:
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Assignee:
BOEGL MAX BAUUNTERNEHMUNG GMBH (DE)
International Classes:
E01B3/38; E01B3/40; E01C5/08; E01C9/00; (IPC1-7): E01B3/38; E01C9/00; E01C5/08
Foreign References:
DE2621793A11977-12-08
EP0170631A21986-02-05
EP0516612A11992-12-02
DE2621793A11977-12-08
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Claims:
A N S P R Ü C H E
1. Vorgefertigte Stahlbetonfertigteilplatte (10) zur Erstellung einer Plattenverbundkonstruktion, ins besondere einer festen Fahrbahn für den Hochge schwindigkeitsschienenverkehr, mit zumindest zwei sich in Längsrichtung (14) der Stahlbetonfertig teilplatte (10) erstreckenden und über deren beide Stirnseiten vorstehenden Stahlstäben (19), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass jeder Stahlstab (19) an nur einer Stelle (20) in der Stahlbetonfertigteilplatte (10) unbewegbar verankert und im Übrigen frei dehnbar ist.
2. Die Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Enden (18) der Stahlstäbe (19) in einer Ausnehmung (24) im Bereich der beiden Stirnseiten (16,17) der Stahlbetonfertigteil platte (10) angeordnet sind.
3. Platte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung quer zur Längsrichtung (14) der Stahlbetonfertigteilplatte (10) an deren Stirnseiten (16,17) unter Bildung einer Tasche (14) angeordnet ist.
4. Tasche nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich jeder Stirnseite (16,17) zumin dest zwei in Längsrichtung (14) vorspringende Stossstellen (21,22) vorgesehen sind.
5. Platte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieStossstellen (20,21) eine Ebene aufwei sen, deren Flächennormale parallel zur Längser streckung (14) der Betonfertigteilplatte (10) verläuft.
6. Platte nach einem der Ansprüche 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (33) der Stahlbetonfertigteilplatte (10) eben, gegebenen falls mit einer sich in Längsrichtung (14) erstreckenden Fuge (43) zur Aufnahme von Quer kräften oder mit einer sich parallel zur Längser streckung (14) versehenen Riffelung ausgebildet ist.
7. Platte nach einem der Ansprüche 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite (11) der Stahlbetonfertigteilplatte (10) mit Aufnahmetei len (12) für Schienen und deren Halterungen ver sehen ist.
8. Platte nach einem der Ansprüche 17, dadurch gekennzeichnet, dass im seitlich äusseren Bereich jeder Stirnseite der Stahlbetonfertigteilplatte (10) ein Absatz (30) vorgesehen ist, der ein par allel zur Stirnseite (16,17) verlaufendes Wider lager (31) aufweist.
9. Platte nach einem der Ansprüche 18, dadurch gekennzeichnet, dass ausserhalb der Stirnseiten (16,17) jeder Stahlbetonfertigteilplatte (10) auf deren Unterseite (33) zumindest zwei auf je einer Seite bezüglich der Längsrichtung (14) nach aussen hin offene Justierfugen (34) vorgesehen sind.
10. Platte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierfugen (34) eine parallel zur Unterseite (33) verlaufende Stützfläche (35) auf weisen.
11. Platte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierfuge (34) eine durch die Stütz fläche (35) bis zur Oberseite (11) der Stahlbe tonfertigteilplatte (10) durchgehende Bohrung (36) aufweist.
12. Verfahren zur Herstellung einer Plattenverbund konstruktion, insbesondere feste Fahrbahnen für den Hochgeschwindigkeitsschienenverkehr, aus vor gefertigten Betonfertigteilplatten mit zumindest zwei eingesetzten, sich in Längsrichtung (14) der Stahlbetonfertigteilplatte (10) erstreckenden und über deren beide Stirnseiten (16,17) vorstehende Stahlstäbe (19), wobei die zueinander fluchtenden Enden (18) der Stahlstäbe (19) zweier benachbart angeordneter Stahlbetonfertigteilplatten (10) kraftschlüssig miteinander verbunden und eine sich verfestigende Füllmasse zwischen den beiden einander zugewandten Stirnseiten (16,17) einge geben wird, die sich unter Bildung einer dichten Verbindung zwischen den beiden Stahlbetonfertig teilplatten (10) verfestigt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zum zunächst die Enden (18) der Stahlstäbe (19) miteinander kraftschlüssig verbunden werden, dass danach die beiden zueinander benachbarten Stahlbetonfertigteilplatten mit definierter Kraft der Stahlstäbe (19) voneinander weg auseinander gedrückt und in dieser Lage gehalten werden, dass daraufhin in die gesamte Stossfuge (23) zwischen den beiden zueinander benachbarten Stirnseiten (16,17) der Stahlbetonfertigteilplatten (10), die sich verfestigende Füllmasse eingebracht wird und dass schliesslich die mit der definierten Kraft auseinander gehaltenen beiden Stahlbetonfertigteilplatten (10) unter dabei bewirkter Verspannung der Füllmasse gelöst wer den.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, dass als Stahlstäbe Gewindestäbe verwendet werden, deren Enden mittels einer Schraubmuffe mit gegensinnigen Innengewinden kraftschlüssig verbunden werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, dass die Enden (18) der Stahlstäbe (19) mit einander verschweisst werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, dass unter Einsatz einer im Querschnitt win kelförmigen Stahlschiene (25) damit jedes Ende (18) der Stahlstäbe (19) verschweisst wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllmasse Beton verwendet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1216, dadurch gekennzeichnet, dass die in Richtung und Fugenabstand angeordnete Stahlbetonfertigteil platte (10) in ihrer Höhe justiert und danach mit einer sich verfestigenden Masse unterfüllt bzw. unterpresst wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich net, dass als Masse Beton verwendet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur nachträglichen Justie rung zwischen der unteren hydraulisch gebundenen Tragschicht und der Unterseite (33) der Stahlbe tonfertigteilplatte (10) eine die Verbindung zwi schen dieser und der sich verfestigenden Masse verhindernde Trennschicht (42) verwendet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich net, dass die Masse über durch die Stahlbetonfer tigteilplatte (10) auf deren Unterseite (33) reichende Einfüllöffnungen (14) eingebracht wird.
Description:
Vorqefertiqte Stahlbetonfertiqteilplatte sowie Verfahren zu deren Herstellung Die Erfindung betrifft eine vorgefertigte Stahlbeton- fertigteilplatte zur Erstellung einer Plattenverbundkonstruktion gemäss dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Es sind Verfahren bekannt, zur Herstellung einer sogenannten festen Fahrbahn für den Hochge- schwindigkeitsschienenverkehr diese mit Ortbeton herzustellen. Es ist jedoch auch ein Verfahren unter Verwendung von vorgefertigten Stahlbetonfertigteilplatten bekannt, die an ihrer Stossstelle mit den einbetonierten Stahlstäben über das sogenannte Thermit-Schweissen verbunden werden (DE 26 21 793). Hierbei wird zunächst in Teilbereichen der Stossfuge zwischen den Stirnseiten der Stahlbetonfertigteile Beton eingebracht. Danach wird die Schalung für das Thermit-Schweissen in der Stossfuge angebracht und dann mit dem Schweissen begonnen. Hierbei werden die Enden der Stahlstäbe bis ca. 3000 °C erwärmt. Beim Abkühlen ziehen sich die Stahlstäbe zusammen und verpressen hierbei den schon in Teilbereichen eingebrachten Beton in der Stossfuge -zwischen den Stirnseiten zweier benachbarter Stahlbetonfertigteilplatten. Nach dem Abkühlen wird die restliche noch offene Stossfuge nach Entfernen der Schalungsteile für das Thermit-Schweissen ebenfalls mit Beton verschlossen.

Diese bekannte Konstruktion mit dem Thermit-Schweiss- verfahren hat sich in der Praxis im wesentlichen bewährt. Von Nachteil ist, dass keine definierten Spannkräfte beim Abkühlen der mittels Thermit-Schweissen verbundenen Stahlstäbe und damit auch keine dauerhafte Verbindung des nach dem Thermit-Schweissen eingebrachten Betons mit den beiden Stirnseiten der beiden einander benachbarten Stahlbetonfertigteilplatten erzielt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gat- tungsgemässe Stahlbetonfertigteilplatte zur Erstellung einer Plattenkonstruktion sowie ein Verfahren zu deren Herstellung so weiterzubilden, dass Spannkräfte bei der Herstellung der Plattenverbundkonstruktion definierter einstellbar und dauerhafte Verbindungen des insgesamt zwischen den Stirnseiten eingebrachten Betons erzielbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemässen Stahl- betonfertigteilplatte gemäss dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäss durch dessen kenn- zeichnende Merkmale sowie durch die Verfahrens- schritte des Herstellungshauptanspruchs gelöst.

Erfindungsgemäss werden also Stahlbetonfertigteil- platten mit zumindest zwei sich in Längsrichtung der Stahlbetonfertigteilplatte erstreckenden und über deren beide Stirnseiten vorstehenden Stahlstäben ver- wendet, um eine Plattenverbundkonstruktion durch Ver- -bindung der Enden der Stahlstäbe zweier benachbarter Stahlbetonfertigteilplatten zu erzielen. Die Platten- verbundkonstruktion dient hierbei zur Herstellung der sogenannten festen Fahrbahn, insbesondere für den Hochgeschwindigkeitsschienenverkehr, wobei auf der Oberseite der Stahlbetonfertigteilplatten Vorrichtungen zur Anbringung von sich in Längsrichtung erstreckenden Schienen vorgesehen sind.

Es können aber auch drei oder mehr Stahlstäbe Einsatz finden, die vorzugsweise symmetrisch bezüglich der Längsmittelebene der Stahlbetonfertigteilplatte angebracht sein können, im Übrigen natürlich an identischer Stelle, da ansonsten natürlich das Verbinden der stumpf aneinander stossenden Enden der Stahlstäbe nicht möglich wäre. Nachdem eine Stahlbetonfertigteilplatte zunächst bezüglich Richtung und Fugenabstand an einer schon verlegten Stahlbetonplatte angeordnet wird, wird die Stahlbetonplatte in ihrer Höhe und Ausrichtung justiert und in dieser Lage die stumpf aneinander stossenden Enden der Stahlstäbe kraftschlüssig, vorzugsweise durch eine Schweissverbindung über eine Winkelschiene miteinander verbunden. Die Fertigteilplatten sind im seitlich äusseren Bereich jeder Stirnseite der Stahlbetonfertigteilplatte mit einem Absatz versehen, der ein parallel zur Stirnseite verlaufendes Widerlager aufweist, dessen Flächennormale parallel zur Längsrichtung der Stahlbetonfertigteilplatte verläuft. Diese an beiden äusseren Seiten im Bereich der Stirnseite angebrachten Absätze werden verwendet, um eine vorzugsweise hydraulisch betätigbare Presse dort einzusetzen und im Sinne des Auseinanderdrückens zu betätigen, wobei die Stahlstäbe gespannt werden. In dieser gespannten Stellung wird in den Bereich der Stossfuge zwischen den beiden Stirnseiten der Stahlbetonfertigteilplatte eine sich verfestigende Füllmasse, vorzugsweise Beton eingefüllt und danach die beiden in den Absatz eingesetzten hydraulischen Pressen entspannt, wobei sich infolgedessen die vorgespannten Stahlstäbe entspannen und dabei zusammenziehen und hierbei die gesamte Füllmasse in der Stossfuge zwischen den Stirnseiten verpressen.

Hierbei wird infolge der erfindungsgemässen Verankerung jedes Stahlstabes an nur einer Stelle in der Stahlbetonfertigteilplatte und deren im Übrigen frei dehnbare Anordnung der Vorteil erzielt, dass eine konstante Dehnstrecke nämlich stets in der Länge der Länge jeder Betonfertigteilplatte bereitgestellt und infolgedessen eine grosse Spannkraft auf den in der Stossfuge eingebrachten Beton ausgeübt werden kann.

Mit der erfindungsgemässen Stahlbetonfertigteilplatte bzw. dem Verfahren zur Herstellung einer Plattenver- bundkonstruktion wird der Vorteil erzielt, dass einerseits einstellbare und definierte Kräfte in den Stahlstäben erzeugt werden können, die dann einerseits die Füllmasse in der Stossfuge zwischen den Stirnseiten benachbarter Stahlbetonfertigteil- platten konstant und definiert und wegen der im Gegensatz zum Stand der Technik grösseren freien Dehnbarkeitslänge der Stahlstäbe mit grösserer Kraft vorgespannt werden können. Infolgedessen ergibt sich eine gute und dauerhafte Verbindung zwischen den Stirnseiten der solchermassen miteinander zu einer Plattenverbundkonstruktion verbundenen einzelnen Stahlbetonfertigteilplatten.

Nach dem Verbinden kann die immer noch mittels Justiermittel justierte Platte mit einer sich ver- -festigenden Masse, beispielsweise Beton unterfüllt bzw. unterpresst werden, sodass die Justiermittel gelöst werden können.

Um zu verhindern, dass die unterpresste bzw. unter- füllte Masse sich mit der Unterseite der Stahlbeton- fertigteilplatte verbindet, kann dort eine Trenn- schicht vorhanden sein. Somit ist es ebenfalls möglich, auch noch nach Jahren eine Nachjustierung vorzunehmen, ohne hierbei die sich verfestigte Masse zu beschädigen und/oder zu entfernen.

Weitere zweckmässige Ausgestaltungen und Weiterbil- dungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

In dieser zeigt : Fig. 1 eine Stahlbetonfertigteilplatte, in Draufsicht ; Fig. 2 die Stoßfuge zweier benachbart angeordneter Stahlbetonfertigteilplatten, in Draufsicht ; Fig. 3 die Stoßfuge gemäß Fig. 2, in Seitenansicht ; Fig. 4 die Einzelheit IV gemäß Fig. 2, in größerem Maßstab ; Fig. 5 die Stoßfuge gemäß Fig. 2 mit verbundenen Enden der Stahlstäbe ; -Fig. 6 die Stoßfuge gemäß Fig. 5, in Seitenansicht ; Fig. 7 die Stoßfuge gemäß Fig. 5, im Querschnitt ; und Fig. 8 die Stahlbetonfertigteilplatte, im schematischen Teilschnitt.

Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe, insgesamt mit 10 bezeichnete Stahlbetonfertigteilplatte. Auf deren Oberseite 11 sind Aufnahmeteile 12 für Schienen und deren Halterungen vorgesehen. Ausserdem können Einfüllöffnungen 13 zum Unterfüllen der justierten Stahlbetonfertigteilplatte 10 verwendet werden.

Ferner sind auf der Oberseite quer, vorzugsweise senkrecht zur Längserstreckung 14 verlaufende Einkerbungen 15 vorgesehen, die als Sollbruchstellen dienen können.

An den beiden Stirnseiten 16,17 stehen die schema- tisch mit 18 bezeichneten Enden der in der Stahlbe- tonfertigteilplatte 10 vorgesehenen (nicht sichtba- ren) Stahlstäbe vor, die an jeder Stahlbetonfertigteilplatte 10 an identischer Stelle und vorzugsweise symmetrisch bezüglich der Längsrich- tung 14 vorgesehen sind. Beim wiedergegebenen Ausfüh- rungsbeispiel sind 6 Stahlstäbe vorgesehen.

Jeder dieser Stahlstäbe 19 (Figur 1) ist an einer Stelle, beispielsweise an der Stelle 20 des (in Figur 1 obersten Stahlstabes 19) unbewegbar verankert. An den übrigen Stellen ist der Stahlstab 19 frei dehn- bar. Somit ist die Dehnstrecke zwischen zwei Anker- punkten 20 zweier zugeordneter Stahlstäbe 19 der -benachbarten Stahlbetonplatten 10 stets konstant und entspricht der Länge der Stahlbetonplatte 10, voraus- gesetzt, der betreffende Stahlstab 19 ist an jeder Stahlbetonfertigteilplatte 10 an identischer Stelle verankert.

Jede der beiden Stirnseiten 16,17 ist ausserdem mit einer symmetrischen mittigen sowie zwei äusseren vor- springenden Stossstellen 21 bzw. 22 versehen, die auf ihrer freien Oberseite eine Ebene aufweisen, deren Flächennormale parallel zur Längserstreckung 14 des Betonfertigteils 10 verläuft. Die mittlere Stoss- stelle 21 dient hierbei als Querdübel zur Aufnahe von quer zur Längsrichtung 14 der Stahlbetonfertigteil- platte 10 verlaufenden Belastungen (Figur 2). Ausser- dem kann, wie die schematische Seitenansicht gemäss Figur 3 im Bereich der Stossfuge 23 zeigt, eine Tasche 24 vorgesehen sein, die von Einwölbungen der Strinseiten 16,17 gebildet wird. Somit ist auch eine zusätzliche Sicherung gegen quer zur Längsrichtung nach oben oder unten auftretende Kräfte geschaffen.

Die schematische Darstellung gemäss Figur 3 ist in Figur 6 nochmals in grösserem Massstab dargestellt.

Hierbei wird die in Figur 7 näher dargestellte, im Querschnitt winkelförmige Winkelschiene 25 mit zwei gleichlangen und rechtwinklig aufeinander stehenden Schenkeln 26 von unten gegen die Enden 18 jedes Stahlstabes 19 gelegt und mittels einer Schweissnaht 27 unter Bildung einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen den beiden Enden 18 der stumpf aneinanderstossenden Stahlstäbe 19 verbunden (Figuren 6 und 7).

Nach Fertigstellung der insgesamt mit 28 bezeichneten kraftschlüssigen Verbindung durch Anschweissen der Winkelschiene 25 an die Enden 18 der Stahlstäbe 19 ergibt sich dann in etwa in Draufsicht im Bereich der Stossfuge 23 in etwa das Bild gemäss Figur 5.

Ausserdem ist die Betonplatte 10, wie auch Figur 5 zeigt, mit zwei-in Draufsicht-äusseren Absätzen 30 versehen, die ein parallel zur Stirnseite 16,17 verlaufendes Widerlager 31 aufweist, wie in Figur 4 gezeigt ist. In diesen Absatz wird, nach Herstellung der kraftschlüssigen Verbindung 28 (Figuren 5-7) Hydraulikpressen 32 eingesetzt, welche bei Beaufschlagung derselben mit Hydraulikflüssigkeit mit einer definierten Kraft die beiden benachbarten Stahlbetonfertigteilplatten 10 voneinander weg aus- einander drücken sowie in dieser Lage halten, nachdem zuvor die Platte in Anordnung, Höhe und Erstreckung ausjustiert worden ist. Danach wird die Stossfuge 23 nicht nur im Bereich der Stossstellen 21,22, sondern auch im Bereich der Tasche 24 mittels einer sich ver- festigenden Füllmasse, vorzugsweise Beton, gefüllt, wonach die mittels der Hydraulikpresse 32 aufge- brachte Auseinanderdehnkraft gelöst und die Hydrau- likpresse 32 entnommen werden kann. Hierdurch bedingt bewirkt die Kraft der in Folge der Hydraulikpressen 32 vorgespannten Stahlstäbe 19, dass die beiden Stahlbetonfertigteilplatten wieder im Bereich der Stossfuge 23 unter Vorspannung der dort befindlichen Füllmasse-geringfügig-aufeinander zu bewegt werden. Es ergibt sich infolgedessen eine mit kon- stanter und einstellbarer sowie gegenüber dem Stand der Technik grösserer Kraft vorgespannte sowie mit Füllmasse gefüllte Stossfuge, die eine dauerhafte Verbindung darstellt.

Weiterhin sind ausserhalb der Stirnseiten 16,17 jeder Stahlbetonfertigteilplatte auf deren Unterseite 33 zumindest zwei auf je einer Seite bezüglich der Längsrichtung 14 nach aussen hin offene Justierfugen 34 vorgesehen, die eine parallel zur Unterseite 33 verlaufende Stützfläche 35 aufweist. Ferner weist die Justierfuge 34 eine durch die Stützfläche 35 bis zur Oberseite 11 der Stahlbetonfertigteilplatte 10 durch- gehende Bohrung 36 auf, durch die mit einem Aussenge- winde versehener Justierstab 37 hindurchragt, der auf der Unterseite eine Stützplatte 38 sowie eine Verstellschraube 39 aufweist, die sich an der Stütz- fläche 35 abstützt. Ferner ist eine Einfüllöffnung 40 zum Unterfüllen der Stahlbetonfertigteilplatte 10 vorgesehen. Wird eine PE-Rundschnur 41 auf der Unter- seite vorgesehen, so kann über die Einfüllöffnung 40 eine sich verfestigende Masse, beispielsweise Beton eingefüllt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, in an sich bekannter Weise die Stahlbetonfertigteilplatten 10 zu unterpressen. Um zu verhindern, dass sich die verfestigende Masse mit der Unterseite 33 der Stahlbetonfertigteilplatte 10 verbindet, kann eine Trennschicht 42 vorgesehen sein.

Ferner ist auf der Unterseite eine sich in Längsrichtung erstreckende Fuge 43 (Figur 8) vorgesehen, die bei Unterfüllung mit der Masse zur Aufnahme von Querkräften der Stahlbetonfertigteilplatte 10 dient.