DE3540532C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich in erster Linie auf eine Verbundplatte für Spurbahnen nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Spurbahnen ersetzen vielfach breite, massive Fahrbahnen. Durch ihre geringere Breitenausdehnung wird die Umgebung weniger stark durchtrennt und dadurch in geringerem Maße ökologisch beeinflußt. Spurbahnen ersetzen den funktionsnotwenigen Anteil einer massi­ ven Fahrbahn, ohne deren Nachteile zu besitzen. Sie werden hauptsächlich für landwirtschaftliche Wirtschaftswege eingesetzt. Sie können als Einzel- oder Doppelspur aber auch für Fußgängerpfade, Radfahr­ wege u. dgl. benutzt werden.

Bei einer bekannten Verbundplatte (DE-GM 18 78 043) der eingangs angegebenen Art wird die Spurbahn aus einzelnen Verbundplatten herge­ stellt, die mit ihren Stoßflächen aneinandergelegt werden. Wegen der kreisbogenförmig ausgeführten Stoßfuge können die Platten längs der Stoßfuge tangential verschoben werden, um eine allmähliche Richtungsänderung der Spurbahn zu erzielen. Die Stoßflächen können mit einer Gratspundung versehen­ sein. Dem Fachmann sind dreieckige, quadratische und trapezförmige Spundungen sowie solche mit einge­ setzten Federn bekannt. Das Wort "Grat" deutet auf einen winkelförmigen Querschnitt. Diese Verbund­ platten müsen auf möglichst festem Unterbett verlegt werden. Denn wenn die Bettung elastisch nachgibt und daher bei einer Verkehrsbelastung eine Neigungs­ änderung benachbarter Platten erfolgt, werden Nut und Feder der Gratspundung übermäßig beansprucht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbund­ platte der eingangs beschriebenen Art derart auszubilden, daß auch eine Verlegung auf einer nachgiebigen und wenigstens teilweise elastischen Bettung und dabei eine Übertragung von größeren Vertikalkräften auf die benachbarte Platte ohne Überlastung von Querschnittsbereichen der Stoßfuge möglich ist.

Diese Augabe wird erfindungsgemäß mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.

Die mit Hilfe der bogenförmigen Querschnittsbegren­ zungen erzielbare Relativbewegung von Nut und Feder erlaubt eine erweiterte Aufrecht­ erhaltung eines nachstehend erläuterten sogenannten Einspannmoments und der Übertragung eines Teils der Verkehrskräfte von der belasteten Verbundplatte auf die benachbarte Verbundplatte, so daß die Verkehrskräfte über einen Spurbahnabschnitt, der länger als eine Verbundplatte ist, auf die elastische Bettung übertragen werden. Wenn bei großen Verkehrskräften die belastete Platte stärker in die elastische Bettung einsinkt, kann die benachbarte Platte dieser Bewegung folgen, auch wenn hierbei die Neigungsdiffe­ renz zwischen den beiden Platten vergrößert wird. Denn infolge der bogenförmigen Querschnittsbegrenzungen von Nut und Feder ist dafür gesorgt, daß auch in der neuen Relativlage von Nut und Feder die Ein­ spannkräfte sicher übertragen werden. Endet die Verkehrsbelastung, kehren die Platten unter dem Einfluß der elastischen Bettung selbsttätig wenigstens weitgehend in ihre Ausgangslage zurück. Mit dieser verhältnismäßig elastischen Beweg­ barkeit ist keine Überlastung der die Stoßfuge bilden­ den Teile möglich. Mit den bogenförmigen Querschnittsbe­ grenzungen ist es wie bei den bekannten Platten möglich, eine Kraftübertragung über die ganze Länge oder einen wesentlichen Teil der Länge von Nut und Feder zu erreichen, jedoch werden statt eines linienförmigen Kontakts streifenförmige Flächen­ kontakte erzielt.

Bei der Ausführungsart nach Anspruch 2 ist gewährleistet, daß mit Zunahme der über die Stoßfuge zu übertragenen Vertikalkräfte die zusammenwirkenden Oberflächenbereiche von Nut und Feder eine zunehmend größere Komponente in Spurrichtung haben, die Kräfte also gut übertragen werden können. Wenn die belastete Platte aus der Spurbahnebene herausbewegt wird, übt sie gleichzeitig axiale Spreizkräfte auf die beiden Nachbarplatten aus. Es ergibt sich eine resultierende Kraft mit einer axialen Komponente, durch welche die Druckfestigkeit des Betons bei der Kraftübertragung ausgenutzt werden kann. Auch tragen die Spreizkräfte zur Rückstellung bei Ent­ lastung bei.

Die Bögen der Querschnittsbegrenzungen können ver­ schiedene Formen haben, insbesondere die Form von Kegelschnitten. Eine besonders einfache Ausgestaltung nach Anspruch 3 sieht etwa kreisbogenförmige Querschnittsbegrenzungen vor. Durch Computerberechnung lassen sich optimale Formen für besonders große Neigungsdifferenzen zwischen den benachbarten Platten angeben.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 4 werden Nut und Feder besser angeformt; diese Platte vermag größere Kräfte zu übetragen.

Die Weiterbildung nach Anspruch 5 läßt einen besonders günstigen Abstand einer imaginären Drehachse des soge­ nannten Einspannmoments von den extrem liegenden Kraftan­ griffsbereichen erreichen.

Die Bemessungen bei den Platten nach den Ansprüchen 6 und 7 sind besonders vorteilhaft. Bei wesentlich größerem Krümmungsradius geht die Einspannung in ein Gelenk über. Bei wesentlich kleinerem Krümmungsradius ergibt sich eine weitgehend starre Einspannung.

Bei der Ausführungsform nach Anspruch 8 ist durch die Bestimmung des Radius trotz der einfachen Kreisbogenform eine gute Einspannung bei unterschiedlichen Neigungsdif­ ferenzen erzielbar.

Die Bemessung nach Anspruch 9 ergibt eine gute Passung bei allen Neigungslagen.

Die Erfindung betrifft auch eine aus den Verbundplatten hergestellte Spurbahn. Die Spurbahn ist nach Anspruch 10 ohne Unterbau auf vorhandenem Erdplanum verlegt. Obwohl dieses Erdplanum im Vergleich zu einem besonderen Unter­ bau eine hohe, teilweise elastische Nachgiebigkeit haben kann, werden die Verkehrskräfte im Verbund sicher auf die Bettung übertragen.

Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zum Verlegen der Verbundplatten. Bei dem im Anspruch 11 angegebenen Verfahren werden Nut und Feder in die gewün­ schte Ruhelage gebracht, in die sie jeweils nach Beendi­ gung der Kraftübertragung wieder zurückkehren sollen.

Bei einer weiteren Ausführungsart des Verfahrens wird entsprechend Anspruch 12 vor dem Pressen ein Fugenfüll­ mittel, beispielsweise Bitumen, eingebracht. Es behindert die Einspannung und die Kraftübertragung nicht, stellt aber sicher, daß die Fugen nach außen hin abgeschlossen sind.

Durch das dem Anspruch 13 zu entnehmende Vorgehen ist sicherge­ stellt, daß die weitere Platte in die gewünschte Endlage gebracht wird, weil als Gegenkraft die Bodenreibung zumindest zweier Platten dient.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeich­ nung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 die Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der Verbundplatte,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Platte längs der Linie a-a in der Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der in der Fig. 1 dargestellten Platte,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Kraftverhält­ nisses bei einer Spurbahn aus den erfindungsge­ mäßen Verbundplatten,

Fig. 5 eine Seitenansicht der die Stoßfuge bildenden Teile benachbarter Verbundplatten,

Fig. 6 die Draufsicht auf die Teile der Fig. 5,

Fig. 7 die Teile der Fig. 5 und 6 in räumlicher Darstellung,

Fig. 8 eine zweite Ausführungsform von Verbundplatten in räumlicher Darstellung der Teile entsprechend Fig. 7,

Fig. 9 schematisch die Draufsicht auf die von den Verbundplatten nach der Fig. 8 gebildete Stoßfuge,

Fig. 10 einen Längsmittelschnitt durch die Stoßfuge der Fig. 9 und

Fig. 11 die Draufsicht auf eine verlegte Spurbahn.

Die in den Fig. 1 bis 7 veranschau­ lichte Verbundplatte besteht aus unbewehrtem Beton. Sie hat eine Seitenlänge L, eine Breite B und eine Höhe h. Die eine Stoßfläche 2 ist konvex, die andere Stoßfläche 3 konkav gekrümmt, der Krümmungsradius beträgt R. Die Stoßfläche 2 ist mit einer Feder 4, die Stoßfläche 3 mit einer Nut 5 versehen. Die Feder hat eine bogenförmige Querschnittsbegrenzung 6, die Nut eine bogenförmige Querschnittsbegrenzung 7.

Bei einem Ausführungsbeispiel waren die folgenden Werte vorgesehen:

Länge L|= 1,60 m
Breite B	= 0,80 m
Höhe h	= 0,14 m
Radius R	= 0,80 m
Betongüte B	= 25
Belastung	= SLW 12 t

Wenn man Verbundplatten 1, 1 a, 1 b mit ihren Stoßflächen aneinandersetzt, bilden sie, wie Fig. 4 zeigt, eine Spurbahn S, wobei sich in den jeweiligen Stoßfugen 8 sogenannte elastische Einspanungen 9 ergeben, die ein Einspann­ moment, eine Vertikalkraft und ein Torsions­ moment gegenseitig zu übertra­ gen vermögen. Die Verbundplatten liegen auf einer erlastischen Bettung 10, vorzugsweise unmit­ telbar auf dem vorhandenen Erdplanum. Wenn daher beispielsweise auf der Platte 1 eine Radlast P _R ruht, dann entsprechen die elastischen Bodenkräfte E nicht nur dem Gewicht G der Platten, sondern auch der Radlast P _R. Hiervon wird ein wesentlicher Anteil P₀ von der Platte 1 direkt auf die elatische Bettung 10 übertragen, während die verbleibenden Verkehrskräfte als Kraftanteil P₁ auf die benach­ barte Platte 1 a und als Kraftanteil P₂ auf die benachbarte Platte 1 b übertragen werden, die dann die Kraftanteile weiter in die Bettung 10 ableiten. Infolgedessen verteilt sich die Radlast P _R auf mehr als eine Verbundplatte. Entsprechend gering ist die Verlagerung der belasteten Platte 1. Die gleichen Verhältnisse gelten für die Radlast P _R′, die mit dem Anteil P _0′ die zugehörige Platte und mit den Kraftanteilen P₃ und P₄ die Nachbarplatten belasten.

Wie die Fig. 5, 6 und 7 zeigen, wird eine Stoßfuge 8 aus der konkaven Stoßfläche 3 der Platte 1 und der konvexen Stoßfläche 2 der Platte 1 a gebildet, wobei die Feder 4 in die Nut 5 eintritt. Im Kraftübertragungsbereich hat die Querschnittsbe­ grenzung 6 der Feder 4 einen Radius r _F und die Quer­ schnittsbegrenzung 7 der Nut 5 einen Radius r _N. Zu beiden Seiten befindet sich ein Übergangsabschnitt mit entgegengesetzter Krümmung, wobei für die Feder der Übergangs-Radius r _{F 1} und für die Nut der Übergangs-Radius r _{N 1} vorge­ sehen ist (für die erste Ausführungsform nicht dargestellt). Die hier betrachteten Querschnitte liegen jeweils radial zur Stoßfläche 2 bzw. 3. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die nachstehenden Werte vorgesehen worden:

Radius r F|= 40 mm
Radius r N	= 42 mm
Übergangs-Radius r F 1	= 25 mm
Übergangs-Radius r N 1	= 25 mm

Wenn die Stoßfuge geschlossen wird, ergibt sich eine aixale Überlappung von Nut und Feder nicht nur, weil die Feder in den Nutquerschnitt eingreift, sondern auch dadurch, daß wegen der Krümmung der Stoßfugen 2 und 3 eine Eindringtiefe, die der Segmenthöhe f des durch die Stoßfläche gebildeten Segments entspricht, vorhanden ist (Fig. 1).

Die Fig. 8 is 10 zeigen die zweite Ausführungsform, bei der für entsprechende Teile um 10 erhöhte Bezugs­ zeichen verwendet werden. Der Hauptunterschied besteht darin, daß die Feder 14 an der konkaven Stoßfläche 13 und die Nut 15 an der konvexen Stoßfläche 12 ausge­ bildet ist. Außerdem sind die Radien r _F und r _N der Querschnittsbegrenzungen von Feder und Nut im Kraft­ übertragungsbereich K einander gleich, während die Übergangsradien r _{F 1} und r _{N 1} sich voneinander unterscheiden. Die Radien r _F und e _N entsprechen etwa der halben vorerwähnten Eindringtiefe. Bei einer Platte 11, der Außenabmessungen derjenigen der ersten Aus­ führungsform entspricht, ergibt sich eine Segmenthöhe f und somit eine Ein­ dringtiefe von 110 mm. Hierfür wurden die Radien von r _F und r _N=53,6 mm als günstig festgestellt, während die Übergangsradien r _{N 1}=35 mm und r _{F 1}=39 mm betrugen. Bei diesen Abmessungen hat sich auch eine Höhe h=0,16 m als vorteilhaft erwiesen.

Zum Verständnis der Funktionsweise sei auf die Fig. 9 und 10 verwiesen.

Im Kraftübertragungsbereich K haben die beiden bogenför­ migen Querschnittsbegrenzungen 16 und 17 in der Mitte die Scheitel U₁, U₂, von denen sich die Druckflächen in Höhenrichtung der Verbundplatten erstrecken. Nach beiden Seiten der Scheitel bilden sich Komponenten in Spurrichtung, die zu den Oberflächen der Verbundplatten hin zunehmen.

Beim Verlegen der Verbundplatten wird dafür gesorgt, daß Nut und Feder mit möglichst geringem Spiel aneinan­ derliegen. Im optimalen Fall besteht dann eine vorzugs­ weise flächige Berührung im Bereich der Scheitel von Nut und Feder. Die Scheitel U₁ und U₂ sind in Fig. 10 eingetragen. Wird nun die Platte 11 durch eine Radlast R _R belastet, wird sie gegen die Bodenkraft E der elasti­ schen Bettung 10 nach unten gedrückt. Die hierbei auf die benachbarte Platte 11 a übertragene Vertikalkraft P _V führt zu einer Mitnahme der Platte 11 a, wobei die bislang miteinander fluchtenden Oberflächen der beiden Platten 11 und 11 a nunmehr eine Neigungsdifferenz aufwei­ sen. Dies hat zur Folge, daß die Platte 11, die an ihrer anderen Stoßfuge abgestützt ist, eine gewisse Spreizwir­ kung ausübt, die zu einer Horizontalkraft P _H führt. Die resultierende Kraft P _{Z 2} wirkt in einem Bereich U _2′, der unterhalb des Scheitels U₂ liegt. Gleichzeitig bildet sich oberhalb des Scheitels U₁ im Bereich U₁, die resul­ tierende Kraft P _{Z 1}. Je stärker die zu übertragenden Kräfte sind, um so mehr verlagern sich die Bereiche U _1′, U _2′ in Gebiete mit zunehmender Komponente in Spurrich­ tung, wo Vertikalkraftkomponenten besonders gut durch die Druckfestigkeit des Betons aufgenommen werden können. In Fig. 10 sind schematisch keilförmige Druck­ bereiche D₁ und D₂ angegeben, welche diese Verhältnisse verdeutlichen sollen.

Die Querschnitte von Nut und Feder sind unter Berücksich­ tigung der Belastungsparameter so an die betonspezi­ fischen Festigkeitseigenschaften angepaßt, daß die Stoß­ flächen die auftretenden Kräfte und Momente übertragen können.

Die Vertikalkomponenten der resultierenden Kräfte P _{Z 1} und P _{Z 2} erzeugen ein Moment um eine imaginäre Drehachse 20, das sogenannte Einspannmoment 9, das zur Folge hat, daß sich die Kräfte nicht nur im Bereich der Stoßfuge 8, sondern auch über die Länge der Platte 11 a verteilt auf die elastische Bettung 10 übertragen läßt. Dieses Einpannmoment ist bei jeder Neigungsdifferenz der Platten vorhanden und wächst mit zunehmender Neigungsdiffe­ renz an.

Bei Fortfall der Verkehrslast kehren die Verbundplatten unter dem Einfluß der Elastizität der Bettung 10 in die veranschaulichte Ruhestellung zurück.

In Fig. 9 sind die Bereiche U _1′ und U _2′ an den Extrem­ punkten der Stoßfuge veranschaulicht. In der Praxis werden die Kräfte aber auch zwischen diesen Extrempunkten übertragen, wobei die Abstände der Bereiche U _1′ und U _2′ zur imaginären Drehachse 20 hin kleiner sind. Es ergeben sich die in einer Richtung wirkende Kraftübertra­ gungsfläche F₁ und die in der anderen Richtung wirkenden Kraftübertragungsflächen F₂.

Bei der Herstellung genügt es, den bogenförmigen Quer­ schnittsbegrenzungen 16 und 17 eine Form zu geben, die den optimalen Bedingungen der elastischen Einspannung nur angenähert entspricht. Einerseits reicht dies für viele Anwendungszwecke schon aus. Und andererseits er­ folgt durch die gegenseitige Bewegung der Platten an denjenigen Stellen, die zu stark belastet sein sollten, eine Reibungsabnutzung, durch die sich die optimale Form im Laufe der Zeit von selbst ergibt.

Ähnliche Verhältnisse stellen sich auch bei der Ausfüh­ rungsform der Fig. 1 bis 7 ein.

Fig. 11 zeigt in Draufsicht eine Spurbahn S, die zunächst mit den Platten 1 c und 1 d endet. Von diesem Ende der Spurbahn ist mit Hilfe eines Verlegegeräts die weitere Platte 1 e auf ungestörtem Planum abgelegt worden. Nach Einfüllen eines Füllmaterials in die Stoßfuge 8 wird eine Spannvorrichtung eingesetzt, die einmal im Bereich 21 an der Platte 1 c befestigt wird und andererseits im Bereich 22 an der Platte 1 e anliegt. Durch Anziehen dieser Spannvorrichtung wird die Platte 1 e dicht an die Stoßfläche der Platte 1 d gezogen. Da hierbei ledig­ lich die Reibung einer Platte 1 e überwunden werden muß, in Gegenrichtung aber die Reibungskräfte zweier Platten 1 c und 1 d das Widerlager bilden, benötigt man keine sonstigen Verankerungen.

Die so verlegte Platte 1 e übernimmt im Verbund sofort ihre volle Funktion und ist mit ihrer Einspannung und ihren Scher- und Biegezugfestigkeiteigenschaften sofort belastbar. Beispielsweise kann ein Verlegegerät und ein Plattenanlieferungsfahrzeug sich im Baufortschritt auf der Spurbahn bewegen. Nach Abschluß der Verfüllungsarbeiten kann dann die Spurbahn sofort dem Verkehr übergeben wer­ den.

Fig. 11 zeigt ferner, daß die einzelnen Platten jeweils tangential gegeneinander versetzt sind. Auf diese Weise läßt sich auch eine Kurve herstellen, ohne daß die statischen Verhältnisse in den Stoßfugen 8 sich maßgebend ändern.

Die in Fig. 11 angegebenen Formeln für die seitliche Versetzung, die der Segmenthöhe f entsprechende Einspanntiefe und den Krümmungsra­ dius der Spurbahn bedürfen keiner näheren Erklärung.

Insgesamt ist eine Spurbahnherstellung unter Verwendung einer einzigen Verbundplattenform ohne zusätzlichen Unterbau möglich. Die Verbundplatten können unbewehrt oder mit einer Stahleinlage bewehrt hergestellt werden. Oft genügt es, die Beweh­ rung auf den Bereich der Stoßfuge zu beschränken.

Claims (13)

1. Verbundplatte, insbesondere aus Beton, für Spur­ bahnen, bei der die quer zur Spurrichtung verlau­ fenden Stoßflächen eine im wesentlichen kreisbogen­ förmige Krümmung sowie eine Nut bzw. eine Feder aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Quer­ schnittsbegrenzungen (6, 7, 16, 17) von Nut (5; 15) und Feder (4; 14) in einem Kraftübertragungsbereich (K) bogenförmig sind und mit der übrigen Ausbildung der Stoßflächen (2, 3, 12, 13) zwischen benachbarten, gleichartigen, im Verbund auf einer elastischen Bettung (10) verlegten Platten (1, 1 a bis 1 e; 11, 11 a) derartige gegenseitige Neigungsdifferenzen ermög­ lichen, die bei Belastung ein zunehmendes und bei Entlastung ein abnehmendes Einspannmoment ergeben.

2. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsbegrenzungen (6, 7, 16, 17) im Schnitt­ punkt mit einer Symmetrielinie eine Komponente in Spurrichtung mit dem Wert 0 und nach beiden Seiten hin mit einem kontinuierlich zunehmenden Wert aufweisen.

3. Platte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenzeich­ net, daß die Querschnittsbegrenzungen (6, 7, 16, 17) etwa kreisbogenförmig sind.

4. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsbegrenzungen (6, 7, 16, 17) zu beiden Seiten des Kraftübertragungsbe­ reichs (K) einen Übergangsabschnitt mit entgegengesetzter Krümmung aufweisen.

5. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (14) an der konkaven Stoßfläche (13) angeordnet ist.

6. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (R) der Stoßflächen (2, 3; 12, 13) das 0,5- bis 2-fache der Breite (B) der Platte (1; 1 a bis 1 e; 11, 11 a) ist.

7. Platte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (R) der Stoßflächen (2, 3; 12, 13) etwa gleich der Breite (B) der Platte (1; 1 a bis 1 e; 11, 11 a) ist.

8. Platte nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die etwa kreisbogenförmige Querschnittsbegrenzung (6, 7; 16, 17) einen Radius (r _F; r _N) hat der annähernd gleich der Hälfte der Segmenthöhe (f) des durch dei Stoßfläche (2, 3; 12, 13) jeweils gebildeten Segments ist.

9. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (r _F, r _N) der Querschnittsbegrenzungen (6, 7; 16, 17) von Nut (5; 15) und Feder (4, 14) im Kraftübertra­ gungsbereich (K) sich um nicht mehr als 3 mm voneinander unterscheiden.

10. Spurbahn aus Verbundplatten nach einem der An­ sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie ohne Unterbau auf einem die Bettung (10) darstellenden vorhandenen Erdplanum verlegt ist.

11. Verfahren zur Verlegung von Verbundplatten nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß von einem bereits verlegten Abschnitt der Spurbahn aus eine weitere Platte (1 e) abgelegt und dann gegen das stirnseitige Ende des Ab­ schnitts gepreßt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Pressen ein Fugenfüllmittel eingebracht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Preßvorrichtung einer­ seits an der weiteren Platte (1 e) und andererseits an der Spurbahn jenseits der letzten vorher verlegten Platte (1 d) angesetzt wird.