CH290195A - Eisenbahnschwelle aus Stahlbeton und Verfahren zu ihrer Herstellung. - Google Patents

Description

  Dyckerhoff  &  Widmann Kommanditgesellschaft, München (Deutschland).  Eisenbahnschwelle aus Stahlbeton und Verfahren zu hrer Herstellung.    Die     Erfindung    bezieht sieh auf eine     Eisen-          bahnsehwelle    aus Beton mit längsbeweglich  in den Beton     eingebetteten,    an den Enden  mit Gewinde versehenen Spannelementen in  Form von Stäben aus Stahl, auf welche unter  Zwisehenschaltung von     Druclverteilungsplat-          ten    Muttern aufgeschraubt sind. Die genann  ten Gewinde, Muttern und Platten bilden die  Endverankerungen für die in die Stahlstäbe  eingeleiteten Spannkräfte.  



  Die Erfindung besteht darin, dass die  Stahlstäbe aus Stahl in naturfestem Zustand  mit einer untern Streckgrenze von 50 kg/mmê  bestehen und dass die Gewinde an ihren  Enden im. Kaltwalzverfahren angerollt sind.  



  In der Zeichnung sind ein     Ausführungs-          beispiel    gemäss der Erfindung der Schwelle  und sieh auf die Herstellung dieses Beispiels  beziehende Figuren dargestellt.  



  Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch  einen Formkasten zur     Herstellung    der  Schwelle.  



  Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch die fertige  Sehwelle nach der Linie II-II der Fig. 4,  und    Fig. 3 ein Querschnitt entlang der Linie  III-III der Fig. 2.  



  Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die fertige  schwelle.    Fig. 5 zeigt einen Teilschnitt durch den       Formkasten    nachdem Einbringen des Betons  in grösserem Massstab,    Fig. 6 erläutert in einem Längsschnitt das  Anspannen eines Stahlstabes mit Hilfe einer  hydraulischen Presse.  



  Fig. 7 ist eine Stirnansicht der fertigen  Schwelle vor dem Ausfüllen der stirnseitigen  Aussparungen.  



  Die Schwelle besteht aus dem mit 1 be  zeichneten     Betonkörper,    in welchem beim  Ausführungsbeispiel zwei Spannelemente in  Form von Stäben 2 aus     Rundstahl    angeordnet  sind. An Stelle von zwei Stäben könnte auch  ein einziger Stab     angewendet    werden, es  könnten jedoch auch mehr als zwei Stäbe be  nutzt werden.  



  Als Material für die Stäbe wird Stahl in  naturfestem Zustand verwendet. Dieser Stahl  soll im vorliegenden Falle eine untere Streck  grenze von 50     kg/mm9    nicht     unterschreiten     und vorzugsweise eine solche von 55     kg/mm2          aufweisen.    Die Stahlstäbe 2 sind an ihren  beiden Enden mit Gewindeköpfen 5 versehen.  Diese     Gewinde    werden mit Hilfe einer     Kalt-          wa.lzung    bekannter Art     angerollt.     



  3 und 4     sind    Dübel aus Holz zur späteren  Befestigung der Schwellenschrauben, die in  den     Betonkörper    1     eingefügt.    werden. 3' und  4'     sied    die im Formkasten vorgesehenen Kerne  zur Erzeugung der     öffnungen    zum späteren  Einsetzen der genannten Dübel.  



  In jedem Stirnende     des        Schwellenkörpers     1     sind        zwei    sich nach innen verjüngende Aus  sparungen 6 vorgesehen, die die     Verankerun-          gen        für,di.e        Stahlstäbe    2 in versenkter Anord  nung aufnehmen. Die     Verankerungen    beste-      hell jeweils aus dem bereits erwähnten Ge  windekopf 5, einer Druckv erteilungsplatte 7       und    einer auf den Gewindekopf 5 aufge  schraubten Sehraubenmutter B. Letztere wird  zweckmässig aus weicherem Stahl als die  Spannelemente, z. B. aus normalem Schrau  benstahl, hergestellt.  



  Die Sehwelle wird in dem aus Fig. 1 in  Verbindung mit Fig. 5 ersiehtlichen, z. B. aus  Blech bestehenden Formkasten 9 eingeformt,  der entsprechend der gewünschten Umriss  form des Schwellenkörpers ausgebildet ist.  



  In den verstärkten Stirnwänden des Form  kastens sind auf jeder     Seite    in geeigneter  Weise zwei topfförmige Einsatzkörper 10 be  festigt. Wie besonders Fig. 5 zeigt, stützt sieh  der Einsatzkörper 10 mit seinem Flansch ge  gen die Stirnfläche eines in Fig. 5 in Ansieht  dargestellten Widerlagerkörpers 18, dessen  entsprechend gestaltete Rückwand an der  schrägen Stirnwand des Formkastens 9 an  liegt. In den Böden 11 der Einsatzkörper 10  ist je eine mit Gewinde versehene zentrische  Bohrnung angebracht, in welche der G     ewinde-          kopf    5 des Stahlstabes 2 eingeschraubt werden  kann.

   Durch entsprechendes Aufschrauben je  eines Einsatzkörpers 10 auf die beiden Ge  windeköpfe eines     Stahlstabes    wird erreicht,  dass der betreffende Stab sicher in dem Form  kasten 9 gehalten wird, so dass bei der Ein  füllung des     Betons    in den Formkasten und  während der meist unter Rüttelung erfolgen  den Verdichtungsvorgänge Lageänderungen  des Stahlstabes nicht eintreten können. Bevor  der Beton in den Formkasten 9 eingebracht  wird, erhalten die Stahlstäbe eine Umhüllung,  z. B. mit Bitumen, wodurch verhindert wird,  dass eine Haftverbindung zwischen Beton und  Stahlstab eintritt.    Nach dem     Verdichten    des Betons werden  die Einsatzkörper 10 herausgeschraubt und  abgenommen.

   Der Formkasten kann zur Be  schleunigung des Abbindevorganges in einem  klimatisierten Raum abgestellt werden. Das       Ausformen    erfolgt durch einfaches Hippen  des Formkastens, zweckmässig unter, gleichzei  tiger, leichter Rüttelung der Foren.    Nach der durch das Abbinden erfolgten  Verfestigung des Betons werden die soge  nannten Vorspannkräfte in die Stahlstäbe 2  eingetragen. Zu diesem Zweek wird auf das  eine Ende des Stahlstabes 2 die     Drueckver-          teilungsplatte    7 aufgesehoben und die Mutter  8 angedreht. Die Platte 7 kann auch bereit  vor dem Betonieren auf die Stahlstäbe 2 auf  geschoben werden.

   Auf der andern Schwel  lenseite wird, wie die Fig. 6 zeigt, eine hy  draulische Presse bekannter Bauart derart  zum Angriff gebracht, dass die mit einer  Gewindebohrung versehene Zugspindel 14  dieser Vorrichtung auf das Gewinde 5 auf  geschraubt wird. Die Presse wird dabei durch  eine nicht dargestellte Aufhängung gehalten.  Das Aufschrauben der Zugspindel 14 auf den  Gewindekopf 5 wird von aussen her mit Hilfe  eines Handrades 16 v oroenommen. Der     rohr-          förmige    Arbeitszylinder 19 der Vorrichtung  13 ist an dem in die Aussparung 6 einzusetzen  den Ende verjüngt und stützt sich gegen die       Druekverteilungsplatte    7 und damit     gegen     den Schwellenkörper ab.

   In dem verjüngten  Teil ist, eine seitliche Öffnung 15 vorgesehen,  durch     die        hindurch    mittels eines geeigneten  Werkzeuges jeweils die Schraubenmutter 8  nachgezogen werden kann. Am andern Ende  ist das Gehäuse 19 reit einer zylindrischen  Ausdrehung zur Aufnahme des Arbeitskol  bens 20 versehen, der auf der     Zugspindel        1-1     durch eine Mutter 21 gehalten ist.. Durch Zu  fuhr     .eines        Druckmittels    durch das Rohr 22 in  den     zylindrischen        D,ruekraum    13' der Vor  richtung werden     Vorspannkräfte    messbarer  Grösse erzeugt und auf' den Stahlstab 2 zur  Einwirkung gebracht..

    



  Nach der Eintragung ausreichender Spann  kräfte wird die zuvor lose auf den Gewinde  kopf aufgedrehte rechte     -Mutter    8 mit Hilfe.  eines durch die     erwähnte        Öffnruig-    15 im Ge  häuse     hindurchoeführt.en        Werkzeuges    fest  gegen die     Druel,-ve,rteilrin-splatte    7 angedreht.  Dadurch geht nach Entlasten der Presse die  in den Stab 2 eingeleitete     Spannung    von     den     Verankerungen auf den Betonkörper 1 über.

    Die erste Einleitung der Spannkräfte erfolgt,  wenn der Beton sich durch Abbinden soweit           verfestigt    hat, dass der     Betonkörper    1 sich  nach der Entnahme aus der Form nicht mehr  durch äussere Druckeinwirkungen verformt.  Da der Abbindevorgang des Betons bis zu  dessen endgültiger     Erhärtung    sich über einen  längeren Zeitraum erstrecken     kann    und in  diesem Zeitraum noch ein sogenanntes Knie  ehen und Schwinden des Betons erfolgt, kön  nen nachträglich noch Spannungsabfälle ein  treten.

   Der Ausgleich solcher Spannungsab  fälle kann durch ein unter Umständen     mehr-          taehes    späteres Nachspannen der     Stahlstäbe     in der für das erste Einführen der Spann  kräfte bereits beschriebenen Art und Weise  erfolgen. Man kann allerdings auch mit einem       einmaligen    ersten     Anspannen    der Stahlstäbe  auskommen, insbesondere dann, wenn dabei  die eingetragenen Spannkräfte in einer den  errechneten Wert entsprechend Übersteigen  den Höhe eingeführt werden.  



  Wenn nicht mehr mit Spannungsabfällen  zu rechnen ist, können die     Aussparungen    6  nach dem einmaligen Spannen der Stäbe an  den Stirnseiten des Schwellenkörpers durch  Betonpfropfen 23 verschlossen werden (siehe  Fig. 2). Diese Pfropfen verankern sich aus  reichend an dem in jede Aussparung hin  einragenden Gewindekopf; gegebenenfalls  kann zum Ausfüllen der     Aussparungen    eine  Masse verwendet werden, die beim Abbinden  nicht schwindet. Die Aussparung 6 an der  Seite des Schwellenkörpers, an welcher keine  Presse zur Einleitung der Spannkräfte ange  setzt werden soll, kann sogleich nach dem  Ausschalen und dem Aufbringen der Druck  verteilungsplatte nebst zugehöriger Mutter       durch    Betonpfropfen verschlossen werden.  



  Das Herstellungsverfahren kann in einer  etwas abgewandelten Form auch wie folgt  durchgeführt werden:  Statt in den Formkasten 9 vor der Beto  nierung die in Fig. 1 dargestellten Stahl  stäbe einzufügen, kann man im Formkasten  stabförmige Kernkörper in der gleichen Art  und Weise anordnen, wie dies in Fig. 1 für  die Stäbe 2 dargestellt ist. Diese Formkörper  werden sogleich nach dem Ausformen der  Schwelle aus dem Betonkörper 1 herausgezo-    gen, wodurch sich in diesem in der Längs  richtung verlaufende Hohlräume bilden. In  diese Hohlräume werden später die eigent  lichen Stahlstäbe 2 eingeschoben.  



  Um die aus Stahl bestehenden Teile der  Schwelle gegenüber dem Beton elektrisch zu  isolieren, empfiehlt es sich, die Stahlstäbe so  wie alle Teile der Verankerungen, die mit dem  Beton in Berührung treten, vor der     Betonie-          rung    mit einem     zusammenhängenden    Über  zug eines elektrisch isolierend wirkenden  Lackes bekannter Art zu versehen. Gegen  benenfalls kann man so vorgehen, dass auf  die Metallteile zunächst ein elektrisch isolie  render Überzug aufgebracht     und    diesem dann  noch die erwähnte Umhüllung aus Bitumen  hinzugefügt wird.  



       Naturfester    Stahl mit hoher natürlicher  Streckgrenze     ist    an sich bekannt.     Ebenso     haben im Kaltwalzverfahren aufgerollte Ge  winde, insbesondere im Flugzeugball, Anwen  dung gefunden, weil hier die erhöhte Festig  keit der     Gewinde    gegenüber den     dynamischen     Beanspruchungen     entscheidend    ist.

   Bei der       Herstellung    von     Eisenbahnschwellen    aus  Spannbeton hat das Aufrollen von Gewin  den durch     Kaltwallzung        bisher    keine     Anwen-          dung    gefunden, obwohl dadurch     gerade    durch  die Anwendung dieser     :VTassnahme    bei Beton  schwellen übernaschend vorteilhafte Wirkur=  gen erzielt werden können.

   Durch das Auf  rollen von Gewinden auf Stahlstäbe     wird          nämlich    ein Teil der verdrängten Masse des  Stabes     zusammengepr        esst    und ein anderer  Teil über den     Aussendurchmesser    des Stabes  nach aussen     gedrückt.    Die     Werkstoffestigkeit     wird durch die Kaltverformung im     Kern-          querschnitt    um etwa 15      /o    erhöht;

   hierdurch  wird der     Querschnittsverlust    gegenüber dem  Schaftquerschnitt     ausgeglichen,    so dass der       Kernquerschnitt    die gleiche     Tragfähigkeit     hat     wie    der Schaftquerschnitt.

   Ein weiterer  wesentlicher Vorteil der aufgerollten Gewinde  besteht darin, dass keine verdickten Enden  notwendig     sind,    die bei der     sonst    üblichen  Art der     Herstellung    von     Gewinden.    .durch  Aufschneiden wegen der     herabgesetzten        Trag-          fähigkeit        erforderlich    wären, Bei der Ver-      Wendung von Spannelementen mit solchen  verdickten Enden würden ausserdem beim An  spannen     unerwünschte    Hohlräume entstehen,  die nachträglich nicht mehr ausgefüllt werden  können.  



  Gegenüber Sehwellen, bei denen als Spann  elemente dünne Stahldrähte verwendet wer  den, was gleichfalls bekannt ist, wird bei der  dargestellten Schwelle eine bessere Endv     eran-          kerung    der Stäbe sichergestellt. Dies wirkt  sich insbesondere bei schlagartigen     Beanspru-          ehungen    derSehwelleaus     FürdieseBeanspru-          chungen    sowie für jede andere Art der     Über-          beansprtuehung    ist die Verwendung von natur  hartem Stahl insofern günstig, als dieser ein  besonders hohes Arbeitsvermögen besitzt.

   Von  wesentlicher Bedeutung für das günstigere  Verhalten der dargestellten Schwelle bei  schlagartigen Beanspruchungen ist die Tat  sache, dass die stabförmigen Spannelemente  auf ihrer ganzen Länge mit gleichmässiger  Dehnung zu arbeiten vermögen, während die  bekannten fest     einbetonierten    dünnen Stahl  drähte nur an der Stelle der     Überbeanspru-          ehung    in Spannung kommen und infolge  ihres geringen Arbeitsvermögens dort leicht  abreissen.  



  Über die schon genannten Vorteile hinaus  weist die dargestellte Schwelle kurz zusam  mengefasst folgende Vorteile auf: Einfache,  billige und den besonderen Erfordernissen  einer Massenfertigung Rechnung tragende  Herstelltung, Möglichkeit zum Ausgleichen  von Spannungsverlusten durch Nachspannen  der Spannelemente, Fortfall teurer Spann  betten und verstärkter Schalungen,     einfache     und rationell herstellbare Ausbildung der Ver  ankerung, rasches und leichtes Ausschalen,       wirksamer    Schutz aller Stahlteile gegen Rost,  leichte Wiedergewinnung und erneute Ver  wendbarkeit der Spannelemente bei Zerstö  rung des Betons der Schwelle.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Eisenbahnschwelle aus Beton mit längs beweglich in den Betonkörper eingebetteten, an den Enden mit Gewinde versehenen Stahl stäben, atü welche unter Zwischenschaltung von Druckverteilungsplatten Muttern aufge schraubt sind, welche Gewinde, Platten und Muttern die Endveranlkerungen für die in die Stahlstäbe eingeleiteten Spannkräfte bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlstäbe aus Stahl in naturfestem Zustand mit einer untern Streckgrenze von 50 kg/mm2 bestehen und dass die Gewinde an ihren Enden im Kaltwalzverfahren angerollt sind. UNTER ANSPRUCH: 1.

   Eisenbahnschwelle nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Endver- ankerungen in Aussparungen versenkt sind, die an den Stirnseiten des Betonkörpers ange bracht sind. PATENTANSPRUCH II: Verfahren zur Herstellung der Eisenbahn schwellen nach Patentanspruch I und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlstäbe in spannungslosem Zustand in einen Formkasten eingelegt und in diesem durch topfartige Einsatzkörper gehalten wer den, die zugleich als Kerne zur Bildung von Aussparungen an den Stirnseiten des Beton körpers dienen, welche die En dverankertungen in versenkter Anordnung aufnehmen, wobei in jeden Stahlstab nach der durch das Ab binden erfolgten Verfestigung des Betons mit Hilfe einer hycdraulischen Presse,

   deren Zug spindel auf das Gewinde der Stahlstäbe auf geschraubt wird und deren Presszylinder sieh gegen den Schwellenkörper abstützt, V or- spannkräfte messbarer Grösse eingeleitet und durch die= Endverankenin-en auf den Beton übertragen werden.

   UN TERANSPRÜCHE: 2. Verfahren nach Patentanspruch 1I, da durch. gekennzeichnet., dal.; die Stahlstäbe während der Betonierung dadurch in den Einsatzkörpern gehalten werden, dass die Ge windeköpfe an den beiden Enden der Stahl stäbe in Gewindebohi#un-@en in den Böden der Einsatzkörper eingeschraubt werden. 3. Verfahren nach Patentanspruch 11 und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet.

   da.ss die Stahlstäbe sowie, alle mit. deni Beton in Berührung tretenden Teile der Endveran- kerungen mit zusammenhängenden Schichten eines elektrisch isolierend wirkenden Mittels überzogen werden. 4. Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass eine im weiteren Verlauf des Abbindevorganges unter dein Ein- fluss des Kriechens und Sehwindens einge tretene Verringerung der eingeleiteten Vor- @pannkräfte durch Nachspannen ausgeglichen wird.