Ausbau für Stollen und Tunnel Die Erfindung betrifft den Ausbau für Stollen und Tunnel, bei dem ein Betonmantel mit Ausbaurahmen aus Walzprofilen den Ausbau bildet.
Es ist bereits ein Ausbau unter Verwendung von Walzträgern für Stollen bekannt, bei dem auf die Walzträger einzelne Bolzen und Bügel verschiedener Form angeschweisst werden, als eine Art Bewehrung für einen stärkeren Betonmantel. Es ist ferner im Stollen- und Tunnelbau ebenso wie beim Bergbau unter Tage bei schlechten Gebirgsverhältnissen häufig erforderlich, die Stollen vorläufig durch einen stählernen Ausbau zu sichern, bevor die meist aus Gründen einer glatten Wandung erforderliche Betonauskleidung eingebracht wird, Der Stahlausbau wird dabei als verlorener Ausbau betrachtet, wenn man von Druckstollen absieht,
in denen der Ausbau zur Aufnahme von Zugkräften als Folge des inneren Druckes herangezogen wird.
Obwohl Versuche mit einbetonierten Trägern gezeigt haben, dass sie auch dann, wenn sie in der Druckzone liegen, eine Verstärkung des Betonmantels bilden, wird in den meisten Fällen nicht darauf verzichtet, auf der Innenseite des Betonmantels, also in der hauptsächlich auf Zug beanspruchten Zone, zusätzliche Stahlbewehrun gen in Form von Rundeisen oder Drahtmatten anzubrin gen.
Die Erfindung hat sich u.a. das Ziel gesetzt, diese zusätzliche Armierung zu vermeiden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss bei einem Ausbau der eingangs erwähnten Art vorgesehen, dass die Walzprofile auf den dem Gebirgszug zugekehr ten Aussenseiten mit als Abstandshalter ausgebildeten Rundeisen versehen sind. Hierdurch wird der Zweck erreicht, dass eine zusätzliche Bewehrung ganz oder teilweise überflüssig ist. Wie Versuche gezeigt haben, sind die Welleisen auch bei grösserer Höhe in der Lage, den Gebirgsdruck noch einwandfrei auf die Profile bei der erfindungsgemässen Ausbildung zu übertragen.
Die weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Erfin dungsgegenstandes sieht zunächst vor, dass die Rundei sen mit schlaufenförmigen Teilen zur Halterung des Längsverzuges versehen sind, wobei die Rundeisen in ihrer Längsrichtung gewellt sein können. Ferner können die Rundeisen in ihrer Längsrichtung meanderartig geformt sein, oder in ihrer Längsrichtung zu kastenarti gen durch die Stege abgestützten Querschnitte geformt sein.
Hierdurch ergibt sich eine verhältnismässig einfache und dennoch formsteife Bauweise, wodurch gegenüber der genannten herkömmlichen Bewehrung erhebliche Baukosten eingespart werden können.
Die weitere vorteilhafte Ausbildung des Erfindungs gegenstandes sieht vor, dass die zusätzlichen Rundeisen mit einer solchen Höhe ausgebildet sind, dass die Walzprofile ganz oder teilweise in der Zugzone des Betonmantels liegen. Hierdurch wird erreicht, dass die Betonstärken so gehalten werden können, dass der Stahlausbau in vollem Umfang oder teilweise mittragen muss, d.h. dass bei der Berechnung der Betonstärken der Stahlausbau als voll oder teilweise mittragend gerechnet werden kann.
Wie Versuche gezeigt haben, ist es hierbei sogar möglich, bei der Stärkenbemessung des Betons auf der Zugseite Risse zuzulassen, wobei der Stollen dann durch besondere bauliche Massnahmen dicht gemacht werden kann. Auf diese Weise wird der Stahlausbau auf eine völlig neue wirtschaftlichere Basis gestellt.
Bisher wurde nämlich stets angenommen, dass die Tragfähigkeit nach dem Einbringen der endgültigen Betonauskleidung nicht berücksichtigt werden darf, das bedeutet also, dass bei der Bemessung die Gebirgskräfte allein durch den Beton aufgenommen werden sollen. An der Stelle der grossen Biegemomente in der Stollenwan- dung liegt nämlich der Stahlausbau in der gedrückten Zone. Da Beton selbst nur geringe Zugspannungen aufnehmen kann ohne zu reissen, legt man bekannter- massen bei Stahlbetonträgern die stählerne Bewehrung in die Zugzone, während man Stahleinlagen in der Druckzo ne nicht berücksichtigt.
Die Folge dieser herkömmlichen Einstellung ist, dass die Betonwandungen wesentlich stärker ausgeführt werden, als es in Wirklichkeit erfor derlich wäre und dass bei geringen Betonstärken zusätzlich Rundeisenarmierungen erforderlich werden. Beides erfordert erhebliche zusätzliche Kosten, zumal bei stärkerer Bemessung der Wandungen auch der Aus bruchquerschnitt grösser gehalten sein muss.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungs beispiele unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigen: Fig. 1 einen Teilausschnitt eines Tunnelbaus nach der Erfindung im Längsschnitt; Fig.2 eine andere Ausführungsform ebenfalls in einem Teilausschnitt; Fig. 3 eine Teilansicht eines Ausbaus nach Fig. 1; Fig. 4 einen Teilabschnitt eines Tunnelausbaus einer weiteren Ausführungsform im Längsschnitt mit einbeto nierten Trägern;
Fia. 5 einen Querschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 4; Fig.6 eine andere Ausführungsform, ebenfalls in einem Teilausschnitt, wobei die Träger ausserhalb des Betons liegen, ebenfalls im Längsschnitt; Fig.7 einen Querschnitt der Ausführungsform nach Fig. 6; Fig. 8 eine Versuchsanordnung; Fig.9 ein Diagramm mit den Versuchsergebnissen bei einer Versuchsanordnung nach Fig. B.
In Fig.l ist der Gebirgsstoss mit 1 bezeichnet, welcher zuerst oder nach Einbringen der Ausbaurahmen 5 aus Walzprofilen mit einer Spritzbetonschicht 2 abgedeckt ist. Auf den Walzprofilen 5 sind an der Aussenseite Rundeisen 3, beispielsweise durch Schweis sen, befestigt, welche in den Figuren 1 und 3 gewellt ausgeführt sind. Wie in Fig. 3 veranschaulicht, können in die durch die Rundeisen 3 gebildeten Schaufeln weitere Rundeisen 4 eingehakt werden, welche als Verzug des Streckenstosses dienen.
Die Rundeisen 3 können auch meanderartig geformt sein.
Die Fig.2 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Rundeisen 3 in Abständen zu kastenartigen Quer schnitten verformt sind, welche durch Stangen 6 gegen die Walzprofile 5 abgestützt sind.
In Fig.4 sind die Walzenprofile des Ausbaurahmens mit 13 bezeichnet, auf deren Aussenseite die erfindungs gemässen Rundeisen 14 mit einer solchen Höhe ausgebil det sind, dass die Walzenprofile 13 ganz oder teilweise in der Zugzone des Betonmantels 12 liegen. Über dem Betonmantel 12 ist der Gebirgsstoss mit 11 angedeutet. Bei einem derartigen verhältnismässig grossen Abstand zwischen dem Gebirgsstoss 11 und den Walzprofilen 13 ist es durch die Erfindung möglich, bei den statischen Berechnungsmethoden die Verstärkung des Betonmantels mit heranzuziehen.
Fig. 5 zeigt die Wellenform der Rundeisen 14 im Betonmantel 15 zwischen dem Walzprofil 13 und dem Gebirgsstoss 11. Zur Erhöhung der Steifigkeit können die Welleneisen 14 in einer Ebene senkrecht zu der in Fig. 5 veranschaulichten, d.h. im Grundriss zu dieser Figur, zickzackförmig angeordnet sein. Bei einer weiteren Ausführungsform gemäss Fig.6 sind die Träger 13 ausserhalb des Betons 12 angeordnet, und die Rundeisen 14 zeigen dementsprechend eine grössere Wellenamplitude.
Hierbei sind die Rundeisen 14 mit den Walzprofilen 13 wie bei den übrigen Figuren verschweisst, jedoch kann auch eine andere Befestigungs art vorgesehen sein. Wie man sieht, reicht die Wellenam plitude der Rundeisen 14 in diesen Fällen von den Walzprofilen 13 bis zum Gebirgsstoss 11, jedoch ist dies nicht unbedingt erforderlich. Die Schnittdarstellung nach Fig. 7 entspricht wiederum der nach Fig. 5 jedoch liegen die Profilträger 13 in diesem Falle ausserhalb des Betonmantels 12.
Der Versuchsaufbau nach Fig. 8 zeigt das Walzprofil 20 an dem ein Abstandseisen 21 angeschweisst ist, das auf einer Sandschieferplatte 22 mit einer Stärke von 60 mm aufliegt. Diese Anordnung wird unter eine hydraulische Presse auf Druck belastet, wobei die beiden Pfeile die Druckrichtung angeben.
In Fig.9 sind die Ergebnisse der Druckversuche zusammengestellt, und zwar ist auf der Ordinate die Last in Tonnen aufgetragen, während auf der Abszisse der Lastweg in Millimetern angegeben ist. Man sieht, dass erst bei Lasten von über 6 Tonnen grössere Verformun gen aufgetreten sind, und bei mehreren Versuchen ist das Abstandseisen 21 nicht ein einziges Mal über die y-Achse abgekippt. Jedoch wurde die Welle je nach Oberflächen beschaffenheit der Gesteinsplatte verformt.
Dabei zeigte das Profil 21 in Fig. 8 eine Gesamtlänge von 400 mm, während das Abstandseisen 21 eine maximale Amplitude von 150 mm und eine Stärke von 18 mm im Durchmesser aufwies. Der Abstand der beiden Auflager des Abstandseisens 21 auf dem Walz- profilstück 20 betrug 300 mm.
Durch diese Versuche ist die Tragfähigkeit der Abstandseisen erwiesen worden. Gegenüber einem unbe- währten Beton steigt die Tragfähigkeit der Auskleidung bei sonst gleichen Abmessungen durch das Einbetonieren des Stahlbaues auf das zwei bis dreifache. Die mittragende Wirkung des Stahlausbaues wird dadurch noch vergrös- sert, dass bei den nunmehr möglichen geringeren Betonstärken der Stahlausbau teilweise noch in der Zugzone des Gesamtquerschnittes zu liegen kommt und so die gesamte Tragfähigkeit noch zusätzlich vergrös- sert.
Es ist ohne weiteres verständlich, dass zur Aufnahme der Gesamtbelastung der Stahlausbau zusammen mit dem Beton herangezogen werden kann, wenn man auf der Zugseite des Betons Risse zulässt; dies ist in den meisten Fällen ohne weiteres möglich, weil der Stollen durch besondere bauliche Massnahmen, falls erforder lich, gegen Eindringen von Wasser und Feuchtigkeit aus dem umgebenden Gebirge dicht gemacht werden kann, indem z.B. auf der einen Seite des Gewölbes eine mehr oder weniger elastische Dichtung aus Kunststoff oder dgl. angebracht wird. Dies ist umso leichter möglich, als in vielen Tunneln und Stollen noch ein zweites inneres massives Gewölbe eingezogen wird.