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Vorgespannte Betonschwelle und Verfahren zu ihrer Herstellung Die
Erfindung bezieht sich auf eine vorgespannte Betonschwelle, bestehend aus zwei Auflagekörpern
aus Beton, die durch einen durchgehenden Zuganker gegen ein mit seinen beiden Enden
in die Auflagekörper eingebettetes, betonhaltiges Zwischenstück zusammengespannt
sind, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Betonschwelle.
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Bei Betonschwellen dieser Art ist es erwünscht, daß das Zwischenstück
nicht nur Druck- und Biegebeanspruchungen, sondern in gewissem Maß auch Drehbeanspruchungen
aufnehmen kann. Solche Drehbean= spruchungen können nämlich während der Zeitdauer
der Belastung auftreten, wenn das Stopfmaterial unter der Schwelle infolge von Setzungen
oder Verschiebungen im Eisenbahndamm, z. B. durch Frosteinwirkung, Veränderungen
erfahren .hat. Die Verdrehung ist jedoch nicht groß, und nach Aufhören der Belastung
müssen die verdrehten Teile in ihre Ausgangslage zurückkehren können,_ohne in der
Schwelle Schäden, bleibende Spannungen öder Lageveränderungen zu erzeugen.
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Es gibt zahlreiche ältere Vorschläge für die Konstruktion von Betonschwellen
mit zwei gegenüberliegenden Betonkörpern; die durch ein Zwischenstück zusammengehalten
werden. Man war auch schon früher hierbei bemüht, dieses. Zwischenstück möglichst
dünn zu gestalten. Diejenigen der seit langem vorbekannten Konstruktionen, bei denen
man das Zwischenstück zu diesem Zweck aus Metalloder aus Rohren mit und ohne Betonfüllung
herstellte, fanden in der späteren Entwicklung wenig Anklang; der Gang der Entwicklung
führte vielmehr dazu, daß man für die vorgespannten Betonschwellen neuerer Art nichtmetallische
Spurhalter verwendet, die aus Beton, Asbest, Zement od. dgl. bestehen und in gewissen
Fällen durch Metalleinlagen verstärkt sind. Jedoch hat es sich gezeigt, daß keine
befriedigenden Ergebnisse erhalten wurden, wenn man einen schmalen Spurhalter aus
nichtmetallischem Material dieser Art herstellte; vielmehr ist in diesem Fall das
Entstehen von Rissen und Sprüngen unvermeidlich.
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Durch die Erfindung wird eine vorgespannte Betonschwelle geschaffen,
bei der für das Zwischenstück sowohl Metall als auch Beton verwendet wird, und zwar
auf eine solche Weise, daß einerseits die guten Eigenschaften des Metalles-und anderseits
die guten Eigenschaften des Betons effektiv ausgenützt und zu einem besonderen Zusammenwirken
gebracht werden. Bezweckt wird hierbei u. a. auch, daß das verhältnismäßig teure
Metall nur in möglichst begrenztem Umfang zur Verwendung gelangt. Es soll deshalb
nur zur Aufnahme solcher Beanspruchungen dienen, für die sich der Beton als unzweckmäßig
erwiesen hat, nämlich Zug-, Biege-und Drehbeanspruchungen. Außerdem soll das Zwischenstück
so beschaffen sein, daß es ein Vorspannen der Auflagekörper auf einfache Weise erlaubt.
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Zu diesen Zwecken ist bei einer vorgespannten, mit einem Zuganker
versehenen Betonschwelle ein in die Auflagekörper eingebettetesZwischenstückvorgesehen,
welches gemäß dem Kennzeichen der vorliegenden Erfindung aus mindestens einem Metallrohr
besteht, das mit Beton ausgefüllt ist.
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hierdurch wird sozusagen eine Arbeitsverteilung erzielt, indem das
Metallrohr die erwähnten Zug-, Biege- und Drehbeanspruchungen aufnimmt, während
die Betonfüllung das Metallrohr teilweise von den Druckbeanspruchungen entlastet;
infolge dieser Wirkung der Betonfüllung kann das Metallrohr größere Biegebeanspruchungen
aufnehmen. Zugleich wird der Beton-Füllkörper durch das ihn umgebende Metallrohr
auf besonders günstige Weise verstärkt.
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Auf Grund der Betonfüllung ergibt es sich ferner, daß das Metallrohr
dünner ausgeführt werden kann als ohne diese Füllung und somit billiger wird, und
man erhält auf diese Weise eine besonders brauchbare und preiswerte Konstruktion.
Ein weiterer Umstand, der sich wirtschaftlich günstig auswirkt, ist, daß der Lieferant
auf Grund der ausgezeichneten Eigenschaften der erfindungsgemäßenBetonschwelle eine
100o/oigeSicherheit gegen Risse garantieren kann; es leuchtet ein, daß dies eine
Herabsetzung der Kosten ermöglicht, denn der Lieferant braucht bei der Berechnung
der Kosten der zu liefernden Ware keine Verluste mit einzuberechnen.
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Die Enden des in die Betonkörper eingebetteten Rohres öder der eingebetteten
Rohre können aufgeweitet sein, wodurch eine größere Berührungsfläche zwischen Beton
und Rohr erzielt wird. Diese aufgeweiteten
Enden können, falls
erwünscht, verhältnismäßig lang ausgeführt werden, wodurch ein kürzeres Mittelteil
erzielt wird. Um das Rohr (bzw. die Rohre) gegen Rostbildung zu schützen, .kann
es vorteilhaft verzinkt oder mit irgendeinem anderen Rostschutzmittel behandelt
werden.
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Der durchgehende Zuganker besteht aus einem oder mehreren Stäben,
die mit Verankerungs- und Befestigungsvorrichtungen versehen sind, wobei letztere
in bekannter Weise zum Spannen der Stäbe verwendet werden können. Die Spannkräfte
werden über die Verankerungsv orrichtungen auf die Betonteile übertragen.
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An den Enden des Rohres bzw. der Rohre können Druckplatten eingesetzt
werden.
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Die Herstellung der erfindungsgemäßen Betonschwelle erfolgt auf die
Weise, daß das Rohr zunächst mit Betonmasse ausgefüllt wird, der Zuganker dann durch
die eingefüllte Betonmasse durchgeschoben wird, das Rohr mit eingefüllter Betonmasse
und mit durchgeführtem Zuganker in die Gußform für die beiden Auflagekörper eingebracht
wird und dieAuflagekörper dann um die Enden des Rohres herumgegossen werden, worauf
nach genügender Verfestigung der Betonmasse in dem Zwischenstück und in den Auflagekörpern
der Zuganker gespannt wird, um die Auflagekörper und das Zwischenstück unter Vorspannung
zu bringen. Um eine ungleichmäßige Belastung der Schwelle zu vermeiden, wird die
Spannung zweckmäßigerweise in zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden Stufen aufgebracht.
Nach dem endgültigen Spannen des Zugankers stehen sowohl die Auflagekörper als auch
das Rohr unter einer Vorspannung, und da die Betonfüllung im Rohr unter Druck steht,
übt dieselbe einen Druck in radialer Richtung aus.
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Einige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Betonschwelle sind
in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht der Betonschwelle,
deren rechter Teil im Schnitt dargestellt ist, Fig. 2 einen Grundriß der Schwelle
und Fig.3 einen Querschnitt durch die Betonschwelle; Fig. 4, 5 und 6 stellen abgeänderte
Ausführungen der Betonschwelle dar.
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Gemäß der Zeichnung besteht die vorgespannte Betonschwelle aus zwei
Auflagekörpern 1, die durch ein eingebettetes, mit Beton ausgefülltes Metallrohr
2 miteinander verbunden sind. Die Enden des Rohres können aufgeweitet sein, so daß
eine Form ähnlich einer Eieruhr entsteht (Fig. 4). Die Auflagekörper 1 sind gegen
das Rohr 2 mittels eines durchgehenden, in die Auflagekörper eingebetteten Zugankers
3 zusammengespannt. Der Zuganker 3 ist am Ende mit einer Verankerungseinrichtung
4 versehen, die gleichzeitig bei der Herstellung der Schwelle mit eingebettet wird.
Ein Ende der Schwelle ist mit einer Ausnehmung von solchen Abmessungen versehen,
daß eine Spannvorrichtung an einem Ende des Zugankers angebracht werden kann, um
den letzteren anspannen zu können. Die hieraus resultierende Spannkraft wird durch
die Verankerungseinrichtungen auf die Schwelle übertragen. Durch diese Anordnung
wird sowohl dem Beton wie auch dem Rohr eine Vorspannung erteilt. Da wie bekannt
Beton einen wesentlich geringeren elektrischen Widerstand besitzt als z. B. Holz,
sind Maßnahmen zum Isolieren der Metallteile vorgesehen. Die elektrische Isolierung
besteht aus einem Überzug, der auf das Rohr 2 und den Zuganker 3 aufgebracht ist.
Die oben erwähnten Aussparungen, für das Anbringen der Vorrichtungen zum Spannen
des Zugankers werden durch Betonstopfen od: dgl. nachträglich verschlossen, die
so ausgebildet sind, daß sie zum Zwecke der Nachprüfung der Spannung herausgenommen
werden können, selbst nachdem die Schwelle auf der Strecke verlegt worden ist.
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Eine Betonschwelle dieser Ausführung kann man sowohl durchbiegen,
wie auch gleichzeitig durchbiegen und verdrehen. Es leuchtet ein, daß die Schwelle
nicht beschädigt wird, falls Setzungen oder Verschiebungen durch Frosteinwirkung
im Bahndamm auftreten.
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Die Setzungen oder sonstigen Veränderungen, die in Bahndämmen auftreten
und auf die hier Bezug genommen wird, finden im allgemeinen nicht unmittelbar unter
einer Schwelle oder unter einem Ende derselben statt, sondern sie können in der
Weise auftreten, daß die Schwelle nur noch mit einer Kante aufliegt, während die
gegenüberliegende Kante nicht die notwendige Auflage besitzt. Unter derartigen Umständen
können viele der bisher verwendeten Beton- und Holzschwellen beschädigt werden.
Schäden dieser Art lassen sich bei einer eiligen Prüfung schwer feststellen und
machen sich im allgemeinen nicht eher bemerkbar, als bis ein vollkommener Bruch
eintritt, der leicht zu einem ernsten Unfall- führen kann. Diese Nachteile werden
bei der Schwelle nach der Erfindung weitgehendst dadurch vermieden, .daß das Metallrohr
die Zug-, Biege- und Drehbeanspruchungen aufnimmt und dabei gleichzeitig durch die
Betonfüllung von einem Teil der Druckbeanspruchungen entlastet wird. Das Zwischenstück
läßt fernerhin eine angemessene Federung zu.