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Die
Erfindung betrifft ein Schildausbaugestell für den untertägigen Bergbau,
mit einer Schildkappe und wenigstens einer Liegendkufe als Flächenstützelement,
die über
ein Lenkergetriebe gelenkig verbunden sind und mittels wenigstens
eines in Lagerwannen an Schildkappe und Liegendkufe abgestützten Hydraulikzylinders
gegen Umgebungsgestein einer offen zu haltenden Kammer andrückbar sind,
wobei jedes Flächenstützelement
aus einer Schweißkonstruktion
von miteinander verschweißten
Bauteilen besteht. Die Erfindung betrifft auch ein Flächenstützelement
wie eine Liegendkufe oder eine Schildkappe für ein Schildausbaugestell für den untertägigen Bergbau,
mit einer Schweißkonstruktion
von miteinander verschweißten
Bauteilen und zumindest einer Lagerwanne zum Abstützen eines
gegen ein anderes Flächenstützelement
andrückbaren
Hydraulikzylinders.
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Im
untertägigen
Bergbau werden seit Jahrzehnten mittels Hydraulikzylindern in der
Höhe veränderbare
Schildausbaugestelle eingesetzt, die in der Regel zwei Liegendkufen,
ein Lenkergetriebe, ein Bruchschild und eine gelenkig mit dem Bruchschild verbundene
ein- oder mehrteilige Schildkappe aufweisen. Durch Ausfahren der
meist zwei, manchmal auch vier Hydraulikzylinder wird die Schildkappe
gegen das sogenannte Hangende, d. h. das Deckgestein eines untertägigen Strebs
angedrückt,
um im untertägigen
Gebirge eine meist als Streb bezeichnete Kammer für die Anordnung
der Gewinnungsmaschinen freizuhalten. Mehrere in der Höhe verstellbare
Schildausbaugestelle bilden einen schreitenden Ausbau, der durch
Einfahren der Hydraulikzylinder und Vorziehen einzelner Schildausbaugestelle über im Wesentlichen
horizontal ausgerichtete Schreitzylinder, die sich an der Gewinnungsmaschine
widerlagern, vorgezogen werden kann oder eine Gewinnungsanlage vorrücken kann.
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Für einen
wirtschaftlichen Abbau besteht regelmäßig ein Bedarf an Schildausbaugestellen
mit größerer Stützfläche, die
entsprechend höhere
Kräfte
aufnehmen können
müssen
und Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schildausbaugestell sowie
eine Schildkappe und/oder eine Liegendkufe als Flächenstützelement
für ein
solches Schildausbaugestell zu schaffen, welche diesen Bedürfnissen
genügen.
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Zur
Lösung
dieser sowie weiterer Aufgaben ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest ein
Bauteil der Schweißkonstruktion
eines oder beider Flächenstützelemente
aus einem mit einem Feststoff verfüllten Metallhohlkastenprofil
besteht. Die Verwendung von Metallhohlkastenprofilen, die mit einem
Feststoff verfüllt
sind, ermöglicht
eine besonders vorteilhafte Verteilung der auf die Flächenstützelemente
durch das Gebirge bzw. die Hydraulikzylinder aufgebrachten Kräfte auf
die jeweils abzustützende bzw.
abstützende
Fläche,
d. h. auf das sogenannten Hangende oder Liegende. Mit Feststoff
verfüllte
Konstruktionsteile ermöglichen
eine gleichmäßige Verteilung
der gesamten Kräfte über die
Unter- oder Oberseite der Metallhohlkastenprofile. Die Verfüllung des Hohlraums
der Metallhohlkastenprofile mit einem Feststoff sorgt zugleich dafür, dass
wesentlich höhere
Druckkräfte
und auch Biegekräfte
abgestützt
werden können,
ohne dass das Gewicht der Schweißkonstruktion bzw. des Flächenstützelementes
zunimmt, da erheblich niedrigere Wandstärken für das Metallhohlkastenprofil
ausreichen, als dies bei den früher
verwendeten hohlen Profilelementen zur Aussteifung der Liegendkufen
oder der Schildkappe erforderlich war. Die Reduzierung des Metallgewichts und
Metallanteils führt
zugleich zu einer signifikanten Absenkung der Herstellkosten für das Schildausbaugestell
bzw. von Schildkappe und/oder Liegendkufe, obwohl höhere Flächenlasten
abgestützt
werden können.
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Bei
der insbesondere bevorzugten Ausgestaltung weist das Metallhohlkastenprofil
einen rechteckförmigen
Querschnitt auf, dessen Hohlraum mit dem Feststoff verfüllt ist.
Die erfindungsgemäß verwendeten
Metallhohlkastenprofile können
aus Meterware bestehen und dann kostengünstig bezogen werden. Gemäß einer
möglichen
Ausgestaltung kann der Feststoff aus loser Sand, loser Granulat
oder anderem losen, nicht gebundenen Schüttmaterial bestehen. Bei der
Verwendung losen Materi als sollte das Metallhohlkastenprofil mittels
Verschlusskappen verschließbar
sein, wobei vorteilhafterweise eine Kompensationsmöglichkeit
und/oder Nachfüllmöglichkeit
vorgesehen wird, um Hohlräume
innerhalb der mit loser Feststoff verfüllten Metallhohlkastenprofile
zu vermeiden. Eine Kompensationsmöglichkeit kann beispielsweise
durch gegeneinander spannbare Verschlusskappen oder dgl. erreicht
werden.
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Insbesondere
bevorzugt wird allerdings eine Ausgestaltung, bei welcher der Feststoff
aus Beton, Mineralguss oder mit Bindemitteln gebundenem Schüttgut wie
Sand, Kies, Stahlfasern, Sintermaterial etc. besteht. Die größten wirtschaftlichen
Vorteile bietet die Verwendung eines geeigneten Betons als Feststoff,
da ein Beton kostengünstig
hergestellt werden kann, da mit Beton hohe Druckkräfte abgestützt werden
können
und da zugleich sichergestellt werden kann, dass der Hohlraum des
Hohlkastenprofils vollständig
und im Wesentlichen ohne Lufteinschlüsse mit dem Beton verfüllt werden
kann.
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Grundsätzlich wäre es möglich, wie
an sich bekannt, Anschlussgelenke für das Lenkergetriebe, Lagerwannen
und/oder Querstreben zur Aussteifung der Flächenstützelemente der Schildausbaugestelle (nur)
an den Schweißkonstruktionen
bzw. den Metallhohlkastenprofilen anzuschweißen. Die Verwendung von Metallhohlkastenprofilen,
die mit einem gebundenen Feststoff wie insbesondere Beton verfüllt sind, bietet
den weiteren Vorteil, dass Anschlussgelenke für das Lenkergetriebe, die vorzugsweise
pfannenartigen Lagerwannen für
die Hydraulikzylinder und/oder die Querstreben partiell im gebundenen Feststoff
innerhalb des Metallhohlkastenprofils zusätzlich form- sowie stoffschlüssig verankert
werden können.
Um die Verankerung zu erreichen, kann insbesondere an den Anschlussgelenken
und/oder an den Lagerwannen wenigstens ein vorspringender, hinterschnittener
Anker ausgebildet sein, wobei dieser Anker durch eine Ausnehmung
in einer Profilwand des Metallhohlkastenprofils hindurch in den Hohlraum
eingesteckt und in den Feststoff bewegungsfest eingebunden wird.
Um die Lagestabilität zu
sichern, können
die Anschlussgelenke oder Lagerwannen vor dem Einfüllen des
aushärtenden
bzw. abbindenden Feststoffs stoffschlüssig am Metallhohlkastenprofil
verankert, z. B. durch Schweißpunkte angeheftet
werden, wobei im Dauerbetrieb dann die entsprechenden Schweißpunkte
keinen oder jedenfalls erheblich geringeren Wechselbelastungen unterliegen
als bei einer rein geschweißten
Verbindung. Insbesondere vorteilhaft ist, wenn im Feststoff eine Bewehrung
mit Bewehrungsstäben,
Bewehrungsseilen, Bewehrungsfasern oder Bewehrungsgittern vorgesehen
ist. Dies bietet zugleich die Möglichkeit,
die Anker z. B. an den Lagerwannen unmittelbar mit der Bewehrung
zu verbinden. Die Anker können
hierbei wahlweise mit der Bewehrung verschraubt oder mit der Bewehrung
verschweißt
sein oder die Anker weisen wenigstens eine Durchgriffsaussparung
für die Bewehrung
auf.
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Gemäß einer
Ausgestaltung kann das Flächenstützelement
als Liegendkufe ausgebildet sein, wobei dann besonders vorteilhaft
ist, wenn das Metallhohlkastenprofil mit seiner Unterseite die im
Arbeitseinsatz auf dem Liegenden aufliegende Bodenstützfläche bildet.
Die Breite des Metallhohlkastenprofils entspricht mithin vorzugsweise
der Breite der Liegendkufe und bestimmt zugleich die gesamte Auflagerfläche jeder
Liegendkufe. Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung kann dann das Metallhohlkastenprofil
an seiner Oberseite ein Durchgriffsloch für den Durchgriff eines Ankers
aufweisen, der an einer Unterseite einer die Lagerwanne bildenden
Gelenkpfanne ausgebildet ist. Weiter vorteilhaft ist, wenn an den
Außenseiten
des Metallhohlkastenprofils Bauteilgruppen mit Gelenkaugen für das Lenkergetriebe, insbesondere
für Lemniskatenlenker,
angeschweißt sind.
Eine fertige Liegendkufe besteht dann mithin aus dem mit Beton oder
anderem Feststoff verfüllten Metallhohlkastenprofil,
das sich quasi über
die gesamte Länge
einer Liegendkufe erstreckt, wobei die metallischen Außenwände des
Metallhohlkastenprofils zugleich zum Anschweißen der funktionalen Bauteilgruppen
dienen. Alternativ oder zusätzlich
kann zumindest eines der Flächenstützelemente
aus einem mehrteiligen Verbundelement mit mehreren mit einem Feststoff
verfüllten
Metallhohlkastenprofilen bestehen. So kann beispielsweise auch eine
Liegendkufe mit mehreren mit Beton verfüllten Metallhohlkastenprofilen
gebildet werden, die dann wiederum zu einer Liegendkufe verankert
sind. Die Verankerung kann über
Schweißnähte aber
auch über
andere Verbindungselemente erfolgen.
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Die
Verwendung mehrerer Metallhohlkastenprofile ist insbesondere bei
der Schaffung bzw. Herstellung eines eine Schildkappe bildenden
Flächenstützelementes
vorteilhaft, da eine Schildkappe am Deckgebirge an einer Fläche anliegt,
die z. B. das Sechsfache der Auflagefläche aller Liegendkufen desselben
Schildausbaugestells beträgt.
Die mit Feststoff verfüllten
Bauteile können
vorteilhafterweise die auf Biegung beanspruchten Längsstreben
der Flächenstützelemente
bilden. Bei einem Schildausbaugestell ist besonders vorteilhaft,
wenn mittig unterhalb eines Kappenblechs wenigstens ein, vorzugweise
zwei mit Feststoff verfüllte
Metallhohlkastenprofile als Mittelgurt angeschweißt ist bzw.
sind. Der Querschnitt der den Mittelgurt bildenden Metallhohlkastenprofile
kann hierbei erheblich niedriger gewählt werden als bei den die
Liegendkufen unmittelbar bildenden Metallhohlkastenprofilen. Zweckmäßigerweise
ist unterhalb des Kappenbleches zu beiden Seiten des Mittelgurtes
jeweils wenigstens ein weiteres, vorzugsweise wiederum mit Feststoff
verfülltes Metallhohlkastenprofil
als Seitengurt angeschweißt. Die
Seitengurte könnten
allerdings auch aus anderen Stützprofilen
oder dgl. bestehen. Auch bei Schildkappen können die Lagerwannen formschlüssig in
dem Füllmaterial
für die
Metallhohlkastenprofile verankert sein, indem die Lagerwannen zur
Aufnahme der Köpfe
der Hydraulikzylinder seitliche Anker aufweisen, die durch Durchgriffe
in den Seitenwänden
des Mittelgurtes und/oder durch Durchgriffe in den Seitenwänden des
Seitengurtes in den Hohlraum der diese Gurte bildenden Metallhohlkastenprofile
einfassen und dort in den Feststoff eingebunden werden.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich der Mittelgurt
nur über
eine hintere Teillänge
der Schildkappe bzw. des Kappenblechs, wobei unterhalb der vorderen
Teillänge
des Kappenbleches dann ein separates Stützprofil angeschweißt sein
kann. Besonders vorteilhaft ist, wenn dieses Stützprofil einen Fußteil aufweist,
der ggf. mit einem Sockelabschnitt in das Metallhohlkastenprofil eingesteckt
ist und vorzugweise im Feststoff verankert ist. Gegebenenfalls können am
Fußteil
auch Metallstreben oder dgl. als Bewehrung angeordnet sein, um eine
zusätzliche
Abstützung
des Stützprofils
am mit Feststoff verfüllten
Metallhohlkastenprofil zu errei chen. Eine derartige Konstruktion
ermöglicht
eine biegefeste Abstützung
von über
große
Längen
frei vorkragenden Schildkappen.
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Weiter
vorzugsweise können
vor und/oder hinter den Lagerwannen Metallhohlkastenelemente angeordnet
sein. Insbesondere in den vor den Gelenkwannen angeordneten Metallhohlkastenelementen
können
dann Stützprofile
mit einem Fußteil
eingesteckt sein, wobei wiederum auch diese Kastenelemente mit Beton
verfüllt
sein könnten.
Sämtliche Stützprofile
könnten
einen oder mehrere Profilgurte mit z. B. T-Profil aufweisen, um mit möglichst
wenig Material eine hohe Biegefestigkeit der Schildkappe zu erreichen.
Weiter vorzugsweise können
an den hinteren Enden der hinteren Metallhohlkastenelemente Verbindungsstücke oder
Lagerlaschen mit Gelenkaugen für
das Lenkergetriebe befestigt sein. Vorzugsweise weisen auch die
Verbindungsstücke ein
Fußteil
auf, das in den Hohlraum des jeweiligen Metallhohlkastenelements
eingesteckt und dort (auch) formschlüssig verankert ist.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Schildausbaugestells mit
einer Schildkappe und einer Liegendkufe mit wenigstens einem mit
Beton verfüllten
Bauteil ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines schematisch in
der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels.
In der Zeichnung zeigen:
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1 schematisch
stark vereinfacht ein erfindungsgemäßes Schildausbaugestell in
Seitenansicht, teilweise aufgebrochen;
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2 in
perspektivischer Darstellung den Unterteil des Schildausbaugestells
aus 1 mit zwei erfindungsgemäßen Liegendkufen als Flächenstützelemente;
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3 den
Unterbau aus 2 in anderer perspektivischer
Ansicht, teilweise in Explosionsdarstellung;
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4 perspektivisch
eine Lagerwanne mit Anker für
die Liegendkufe;
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5 perspektivisch
die Schildkappe des Schildausbaugestells aus 1 in Ansicht
auf deren Unterseite;
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6 einen
außermittigen
Längsschnitt durch
die Schildkappe aus 5, teilweise aufgebrochen;
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7 einen
Vertikalschnitt durch den hinteren Bereich der Schildkappe aus 5;
und
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8 eine
Ansicht auf die Schildkappe aus 5 von vorne.
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1 zeigt
einen schreitenden Ausbau bzw. ein Schildausbaugestell 10 für den untertägigen Bergbau.
Das Schildausbaugestell 10 weist in an sich bekannter Weise
eine Schildkappe 1, ein gelenkig mit der Schildkappe 1 an
einem Kappengelenk 2 verbundenes Bruchschild 3,
ein Lemniskatengetriebe 4 mit mehreren Lenkern 5, 6 sowie
zwei Liegendkufen 20 auf, wobei zwischen jeder Liegendkufe 20 und
der Schildkappe 1 jeweils ein teleskopierbarer Hydraulikzylinder 7 angeordnet
ist. Durch Andrücken
der Schildkappe 1 und des Bruchschildes 3 gegen
das Umgebungsgestein kann eine untertägige Kammer zum Abbau von Mineraliengestein
wie beispielsweise Kohle, Erze oder dgl. offen gehalten werden.
Das Schildausbaugestell 10 steht dabei in an sich bekannter
Weise mit den beiden Liegendkufen 20, von denen in 1 nur
eine zu erkennen ist, auf dem sogenannten Liegenden, d. h. dem Boden
der abzubauenden untertägigen
Kammer auf. Die gelenkige Verbindung zwischen den Liegendkufen 20 und
der Schildkappe 1 über
das Lenkergetriebe 4 sowie das Bruchschild 3 sorgt
dafür,
dass mit demselben Schildausbaugestell 10 eine in der Höhe variable
untertätiger
Kammer offengehalten werden kann. Die Schildkappe 1 kragt
mit ihrem vorderen Schildbereich 11A relativ weit über die
Spitze 21 der Liegendkufen 20 vor, damit in einem
geschützten
Bereich unterhalb der Schildkappe 1 und vor den Liegendkufen 20 eine
Gewinnungsmaschine zum Abbau der Mineralien positioniert werden
kann. Im untertägigen
Einsatz kommen eine Vielzahl identisch ausgestalteter Schildausbaugestelle 10 zum
Einsatz, die sämtlich nebeneinander
eingesetzt werden können
und durch einen wechselweise durchgeführten Schreitvor gang selbstständig entlang
des Abbaufortschritts in Abbaurichtung A rücken bzw. schreiten können. Da
die gesamte Gebirgslast auf die hier von einem einstückigen Kappenblech 12 gebildete
Oberseite der Schildkappe 1 drückt, ist der Hydraulikzylinder 7 an seinen
beiden Enden jeweils über
pfannenartige Lagerwannen 8 an der Liegendkufe 20 sowie
Lagerwannen 9 an der Unterseite der Schildkappe 1 abgestützt. Die
Breite der Schildkappe 1 bestimmt im Wesentlichen die Grundfläche, die
mit einem Schildausbaugestell 10 offengehalten werden kann
und diese Breite liegt bei den derzeit bekannten Schildausbaugestellen
meist zwischen 1,50 und 2,50 Meter bei einer Gesamtlänge der
Schildkappe von etwa 3,50 Meter bis 5,00 Meter. Da die Liegendkufen
auf dem Boden (Liegenden) des Gesteins aufliegen und die Schildkappe 1 gegen
die Decke (das Hangende) angedrückt
wird, bilden sowohl die Liegendkufe 20 als auch die Schildkappe 1 jeweils
Flächenstützelemente
im Rahmen der vorliegenden Erfindung und nachfolgend wird zuerst
der erfindungsgemäße Aufbau der
Liegendkufen unter zusätzlicher
Bezugnahme auf die 2 bis 4 und anschließend der
Aufbau der Schildkappe unter zusätzlicher
Bezugnahme auf die 5 bis 8 erläutert.
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Die 2 und 3 zeigen
einen in seiner Gesamtheit mit Bezugszeichen 40 bezeichneten
Unterbau für
das Schildausbaugestell 10 aus 1 mit zwei
voneinander beabstandet nebeneinander liegenden Liegendkufen 20.
Aus den Figuren ist gut ersichtlich, dass beide Liegendkufen 20 als
zentrales Bauteil jeweils ein Metallhohlkastenprofil 22 mit
hier rechteckförmigem
Querschnitt und einem Abmessungsverhältnis Breite B zu Höhe H von
etwa B/H = 5/3 aufweisen. Der Hohlraum 23 beider Metallhohlkastenprofile 22 ist über die
gesamte Länge
der Liegendkufen 20 mit gebundenem Beton 24 als
Feststoff ausgefüllt,
wobei in dem den Hohlraum 23 ausfüllenden Betonblock 24 zusätzlich eine
Bewehrung 25 aus hier mehreren außermittig nach unten versetzt
angeordneten Reihen von Eisenstäben
angeordnet ist. Durch das Verfüllen
des Hohlraums 23 der Metallhohlkastenprofile 22 mit
dem Beton 24 wird die Druckfestigkeit des Metallhohlkastenprofils 22 selbst bei
geringer Wandstärke
der Seitenwände
des Metallhohlkastenprofils 22 erheblich im Vergleich zu
einem unverfüllten
Hohlkastenprofil heraufgesetzt, weswegen beide Liegendkufen 20 trotz
dünner Wandstärke des
Metallhohlkastenprofils 22 sämtliche im Betrieb auftretenden
Biegekräfte
z. B. aufgrund von Mulden oder Sätteln
im Liegenden oder von herumliegendem Bruchgestein problemlos aufnehmen können.
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Das
Metallhohlkastenprofil 22 beider Liegendkufen 20 bildet
mit seinen Außenseiten
zugleich Basis und einen Bestandteil einer Schweißkonstruktion 30 mit
jeweils einer äußeren Seitenwange 31 und einer
inneren Seitenwange 32, die an den Querseiten des Metallhohlkastenprofils 22 angeschweißt sind und
die Lageraugen 33 bzw. 34 umfassen, um an den Lagerwangen 31, 32 der
Schweißkonstruktion 30 die unteren
Enden der Lenker (5, 6 in 1) des Lemniskatengetriebes 4 (1)
anbringen zu können. Aus
der Explosionsdarstellung in 3 ist gut
ersichtlich, dass die inneren und äußeren Lagerwangen 31, 32 vor
dem Anschweißen
am Metallhohlkastenprofil 22 einer Liegendkufe 20 über ein
Verbindungsblech 35 zu einer Bauteilgruppe 36 für die eine bzw.
einer spiegelverkehrt ausgebildeten Bauteilgruppe 37 für die andere
Liegendkufe 20 verbunden sind. Die Bauteilgruppen 36, 37 können mithin vorgefertigt
werden, bevor sie an den Metallhohlkastenprofilen 22 der
Liegendkufen 20 angeschweißt werden. Für eine besonders
günstige
Schweißverbindung
zwischen den Querseiten der Metallhohlkastenprofile 22 und
den Seitenwangen 31, 32 sind letztere mit Längsschlitzen 39 versehen,
an deren Umfangsrand Schweißnähte angebracht
werden können.
Die beiden Bauteilgruppen 36, 37 können dann im
Montagezustand über
weitere Zwischenbleche 41 miteinander verbunden werden,
an denen auch ein Schreitzylinder bzw. Rückzylinder befestigt werden kann,
um wahlweise eine Gewinnungsanlage vorzurücken oder ein Schildausbaugestell
vorzuziehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
sind beide Liegendkufen 20 ferner über eine Brückenstrebe 42, die
frontseitig der beiden Bauteilgruppen 36, 37 angeordnet ist
und an der Oberseite der Metallhohlkastenprofile 22 angeschweißt ist,
miteinander verbunden.
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An
jeder Liegendkufe 22 ist ferner eine pfannenartige Gelenkwanne 8 befestigt,
um das untere Ende der Hydraulikzylinder (7, 1)
derart gelenkig abzustützen,
dass der Hydraulikzylinder 7 je nach Abstand zwischen Liegendkufe
und Schildkappe seine Winkelstellung ändern kann. Jede Gelenkwanne 8 weist
eine muldenartige Vertiefung 8A an ihrer Oberseite zur
Aufnahme des unteren Endes der Hydraulikzylinder auf. Die pfannenartige
Gelenkwanne 8 ist im Detail in 4 dargestellt
und weist an ihrer Unterseite 45 einen kräftigen,
angegossenen Anker 46 mit einer Ankerplatte 47 auf,
deren Durchmesser größer ist
als der Durchmesser eines Verbindungszapfen 48 zwischen
Ankerplatte 47 und Unterseite 45 der Gelenkwanne 8.
Durch die unterschiedlichen Durchmesser der Ankerplatte 47 und
des Verbindungszapfens 48 erhält der Anker 46 einen
Hinterschnitt, der im Montagezustand mit dem Füllmaterial für die Metallhohlkastenprofile 22,
mithin hier mit dem Beton, hinterfüllt werden kann, um die Gelenkwanne 8 gegebenenfalls
nur, vorzugsweise zusätzlich
zu einer Schweißverbindung
an den Liegendkufen 20 zu verankern.
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Zum
Einbinden des Ankers 46 in das den Hohlraum 23 in
den Metallhohlkastenprofilen 22 ausfüllende Füllmaterial 24 sind
letztere, wie 3 zeigt, in der Oberseite jeweils
mit einer hier kreisrunden Durchgriffsaussparung 26 versehen,
durch die der Anker 46, wie dies insbesondere 1 schematisch verdeutlicht,
vor dem Einfüllen
des Betons in den Hohlraum 23 eingesteckt wird. Zur Verbesserung
der Positioniergenauigkeit wird die Gelenkwanne 8 vorzugsweise
vor dem Einfüllen
des Betons (Füllmaterials)
mit Schweißpunkten
fixiert und/oder mit der im Hohlraum 23 der Metallhohlkastenprofile 22 angeordneten
Bewehrung 25 verbunden.
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In
den gezeigten Ausführungsbeispielen
besteht jede Liegendkufe 20 aus einem einzigen Metallhohlkastenprofil 22,
an welchem sämtliche
Anbauteile angeschweißt,
gegebenenfalls auch angeschraubt sind. Alternativ könnte jede
Liegendkufe auch aus zwei oder mehreren mit Beton verfüllten Metallhohlkastenprofilen
bestehen und/oder jede Liegendkufe besteht aus einem Mehrkammer-Hohlkastenprofil, von
denen nur einige Hohlraume mit Beton verfüllt sind, um ein optimales
Verhältnis
zwischen Gesamtgewicht und Biegefestigkeit der Liegendkufen zu erreichen.
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Es
wird nun Bezug genommen auf die 5 bis 8,
in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
für eine
Schildkappe 10, die wiederum wenigstens ein Metallhohlkastenprofil 13,
dessen Hohlraum 14 mit Beton und gegebenenfalls einer Bewehrung verfüllt ist,
als tragendes Element zur Aufnahme der auf die Schildkappe 1 ausgeübten Biegekräfte aufweist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
der Schildkappe 1 sind unmittelbar an der Unterseite des
Kappenblechs 12 symmetrisch zu dessen Mittellängsachse
zwei separate Metallhohlkastenprofile 13 angeordnet, die
mit Beton 15 im Hohlraum 14 verfüllt sind,
wie insbesondere die Schnittdarstellung in 7 verdeutlicht.
Die beiden symmetrisch zur Mittellängsachse der Schildkappe und
zugleich mittig angeordneten Metallhohlkastenprofile 13 bilden
einen Mittelgurt 16 für
die Schildkappe 1, der sich hier allerdings nur über die
hintere Teillänge 11B der Schildkappe 1 bzw.
des Kappenblechs 12 erstreckt. Jeweils zum äußeren Rand
der Schildkappe versetzt, beabstandet zu den beiden mit Beton verfüllten Metallhohlkastenprofilen 13,
sind zwei weitere Metallhohlkastenprofile 17 angeordnet,
die, je nach aufzunehmender Belastung, entweder mit Beton oder einem
anderen Feststoff verfüllt
sein könnten
oder aber auch als leere Hohlprofile nur unterhalb des Kappenblechs 12 angeschweißt sein
könnten.
Auch die äußeren Metallhohlkastenprofile 17 erstrecken
sich nur über
die hintere Teillänge 11B des
Kappenbleches 12 bis etwa zur Mitte der Schildkappe 1 und
die beiden äußeren Metallhohlkastenprofile 17 bilden
Seitengurte zur Aufnahme von Biegekräften. Die oberen, wiederum
pfannenartigen Lagerwannen 9, die integral zu beiden Seiten
der Vertiefungswanne 9A mit Augen 9B zur Aufnahme
eines Befestigungsbolzens versehen sind, sind jeweils zwischen einem
der den Mittelgurt bildenden Metallhohlkastenprofile 13 und
einem den Seitengurt bildenden Metallhohlkastenprofil 17 angeordnet.
Auch die Lagerwannen 9 bestehen vorzugsweise aus Gussteilen,
die hier allerdings seitlich vorkragende, hinterschnittene Anker 56 aufweisen, die
durch weiter nicht dargestellte Durchgriffe in den Seitenwänden der
Hohlkastenprofile 13 bzw. 17 hindurch in deren
Hohlraum 14 bzw. 17A eintauchen, um dort formschlüssig im
Füllmaterial
(Beton) verankert zu werden, wie das beispielhaft für die Metallhohlkastenprofile 13 mit
Betonblock 15 in 7 angedeutet
ist.
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Um
eine hohe Biegesteifigkeit der Schildkappe 1 über deren
gesamten Länge
zu erreichen, auch wenn sich die mit Beton verfüllten Metallhohlkastenprofile 13 als
Mittelgurte und/oder 17 als Seitengurte nur über die
halbe Teillänge 11B des
Kappenblechs 12 erstrecken, sind in beiden vorderen Enden
der Metallhohlkastenprofile 13 Stützprofile 60 über ein Fußteil 61 eingesteckt.
Jedes Stützprofil 60 weist, ausgehend
von dem Fußteil 61,
einen nach vorne vorspringenden Stützbalken 62 mit einem
T-Profil-Querschnitt auf, um die auf den vorderen Bereich 11A der
Schildkappe 1 bzw. des Kappenblechs 12 wirkenden
Kräfte
abzufangen und auch in die verfüllten
Metallhohlkastenprofile 13 abzuleiten. Während sich
das Fußteil 61 über die
gesamte Höhe
der Metallhohlkastenprofile 13 erstreckt und im Hohlraum 14 vorzugsweise
mittels eines Sockelteils (nicht gezeigt) formschlüssig verankert
ist, hat die Profilstrebe 62 des Stützprofils 60 eine
geringere Höhe,
damit unterhalb des Kappenblechs 12 im vorderen Bereich 11A der
Schildkappe 1 ein Zwischenblech 18 angeordnet werden
kann, das über
eine Vielzahl von Längs-
und Querstreben 19 dem vorderen Bereich 11A eine hohe
Biegesteifigkeit verleiht. Um den Vorderbereich 11A der
Schildkappe 1 auch seitlich abzustützen, sind zu beiden Seiten
der mittleren Stützprofile 60 zwei
weitere Stützprofile 67 angeordnet,
die hier aus Gussteilen mit zwei nebeneinander liegenden T-Profilstreben 66 bestehen.
Die beiden seitlichen Stützprofile 67 sind,
wie insbesondere auch 6 zeigt, jeweils wiederum mit
einem Fußteil 64 versehen,
welches nach hinten vorspringend mit einem Sockelabschnitt 65 versehen
ist, das vorzugsweise formschlüssig
in die vorderen Enden von Metallhohlkastenelementen 70 eingesteckt
ist, die sich von den Gelenkwannen 9 aus bis etwa zur Mitte
der Schildkappe 1 erstrecken. Auch die beiden Hohlkastenelemente 70 weisen
einen Hohlraum 71 auf, der vorzugsweise mit Beton oder
Mineralguss verfüllt
ist, um nicht nur die Biegesteifigkeit bei dünnwandigen Metallhohlkastenelementen 70 zu
erhöhen,
sondern zugleich auch eine Verankerung der Stützprofile 64 innerhalb
der Metallhohlkastenelemente 70 zu erreichen. Mit einer Verfüllung der
Metallhohlkastenelemente 70 kann auch die Gelenkwanne 9 zusätzlich verankert
werden, wenn sie, wie in 6 dargestellt, mittels Laschen 9c in
den Hohlraum 71 eintaucht.
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Zwischen
den Lagerwannen 9 und der Hinterkante des Schildkappe 1 sind
weitere Metallhohlkastenelemente 76 angeordnet, die ähnlich aufgebaut
sind wie die Hohlkastenelemente 71. Auch der Hohlraum 77 der
hinteren Metallhohlkastenelemente 76 könnte mit Beton verfüllt sein.
Auf ähnliche
Weise wie die vorderen Stützprofile 67 können dann
am hinteren Ende der Schildkappe 1 Gelenklaschen 90 mit Gelenkaugen 91 befestigt
werden, um an den Gelenkaugen das Bruchschild (3, 1) über die
Kappengelenke (2, 1) anzuschließen. Die
vorzugsweise wiederum aus Gussteilen bestehenden Gelenklaschen 90 sind
mit einem Fußteil 92 versehen,
welcher einen nach hinten mit geringerem rechteckförmigen Querschnitt
vorspringenden Sockelteil 93 aufweist, dessen Außendurchmesser
formschlüssig
in den Hohlraum 77 der Metallhohlkastenelementen 76 eingesteckt
ist. Falls auch der Hohlraum 77 mit Beton verfüllt wird,
können
sowohl die kräftigen
Lagerlaschen 90 als auch die Lagerwannen 9 an
den Metallhohlkastenelementen 76 stoffschlüssig verankert werden.
Die Metallhohlkastenelemente 70, 76 könnten jedoch
auch zusammen mit dem Kappenblech 12, den Stützprofilen 60, 67 sowie
den Metallhohlkastenprofilen 13, 17 eine Schweißkonstruktion
bilden, die nur partiell oder gar nicht durch eine Verfüllung mit
Beton oder einem anderen gebundenen Feststoff ausgesteift ist.
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Für den Fachmann
ergeben sich aus der vorhergehenden Beschreibung zahlreiche Modifikationen,
die in den Schutzbereich der anhängenden
Ansprüche
fallen sollen. Wie bereits dargelegt, könnten bei den Liegendkufen
auch mehrere Metallhohlkastenprofile miteinander verbunden werden.
Bei der Schildkappe könnte
der Mittelgurt aus einem einzigen, mit Beton verfüllten Metallhohlkastenprofil
bestehen. Beide Lagerwannen könnten
nur an den mit Beton verfüllten
Metallhohlkastenprofilen und gegebenenfalls weiteren Bauteilen angeschweißt sein. Das
Breiten-/Höhenverhältnis der
einzelnen Metallhohlkastenprofile kann von den gezeigten Ausführungsbeispielen
auch abweichen. Bei der Schildkappe könnten die Metallhohlkastenprofile
zusätzlich
mit einer Bewehrung aus Fasern, Gittern oder dgl. versehen sein,
die insbesondere auch wieder aus außermittig der neutralen Faser
oder Ebene der Metallkastenhohlprofile angeordneten Eisenstäben bestehen kann.
Bei bewehrten Metallkastenhohlprofilen kann der Beton auch schichtenweise
mit unterschiedlichen Güten
eingefüllt
werden, um im Bereich der Bewehrung eine Verfüllung mit höherwertigem Beton zu erreichen,
der höhere
Zugspannungen aufnehmen als ein niederwertigerer Beton in den anderen
Schichten. Die Stützprofile
könne auch
andere Profilquerschnitte wie z. B. Kastenprofil, Sonderprofil,
I-Profil, U-Profil od.
dgl. aufweisen.