Spike-Verankerungstiefe und Auszugswiderstand

Wie die Verankerungstiefe einen Pull-Widerstand erzeugt

Wenn ein Zug vorbeifährt, versucht die Schiene, sich anzuheben, und der Dorn widersteht diesem Anheben. Die Widerstandskraft, die als Auszugswiderstand bezeichnet wird, entsteht durch die Verbindung zwischen der Spitze und dem Schwellenmaterial über die eingebettete Länge. Bei einer Betonschwelle greift der Schraubdorn in eine vorgefertigte Hülse oder eine Verankerungsmasse ein und der Lastpfad verläuft vom Gewinde durch die Masse bis zum Beton. Bei einer Holzschwelle wird die Last durch Reibung und Lagerung zwischen dem angetriebenen Schaft und den Holzfasern getragen. In beiden Fällen ist die eingebettete Länge die bestimmende Variable: Mehr Tiefe bedeutet mehr verbundene Oberfläche, mehr Gewindeeingriff und höheren Auszugswiderstand, bis zu der Grenze, an der die Schwelle selbst zu versagen beginnt. Aus diesem Grund ist die Verankerungstiefe ein in der Dokumentation des Befestigungssystems festgelegtes Maß und kein Installationsdetail, das der Gruppe überlassen bleibt.

Typische Tiefenbereiche und erreichter-Ausziehwiderstand

Dies sind typische Werte für den normalen Bahnbetrieb mit Standard-Schraubspikes und Hundespikes. Hochgeschwindigkeits- und Schwertransportleitungen erfordern eine tiefere Verankerung von bis zu 130 bis 150 mm im Beton und erfordern einen höheren Auszugswiderstand von 80 kN und mehr. Die Zahlen stammen aus Feldauszugstests und Abnahmekriterien in der Spezifikation des Befestigungssystems; Ein Käufer sollte den Lieferanten um einen Ausziehtestbericht bitten, der dem Schwellentyp und dem Spitzendurchmesser des Projekts entspricht.

Was passiert, wenn die Tiefe zu gering ist?

Eine flache Verankerung verkürzt die Verbundlänge und der Effekt ist nichtlinear. Feldversuche zeigen, dass eine Verringerung der Tiefe einer Betonschwelle von 100 mm auf 80 mm den Herausziehwiderstand um 30 bis 40 Prozent senken kann, da das flache Ende des eingebetteten Gewindes einen überproportionalen Anteil der Last trägt und zuerst freigibt. Die Folgen im Gleis sind leicht abzulesen: Der Dorn löst sich, die Schiene verliert ihren Halt und die Spurweite beginnt sich zu öffnen; Bei jedem Zugdurchlauf wird der Dorn gegen die Schwelle gedrückt, wodurch das Loch vergrößert wird, und das vergrößerte Loch verringert den Herausziehwiderstand weiter. Das Ergebnis ist ein Teufelskreis, der mit einem losen Befestigungssatz und einer Schwelle endet, die ersetzt und nicht repariert werden muss. Spurabweichungen in einer Kurve sind das klassische Symptom flacher oder lockerer Spitzen und ein sicherheitsrelevanter Defekt auf jeder Betriebslinie.

Was passiert, wenn die Tiefe zu groß ist?

Übermäßiges Fahren hat seinen eigenen Fehlermodus. Bei einer Betonschwelle kann eine Verankerung, die tiefer als etwa 140 mm ist, bis zur Unterseite der Schwelle reichen oder diese durchbrechen, wodurch der Strukturabschnitt zerschnitten wird und ein Riss entsteht, der sich unter Last ausbreitet. Die Schwelle verliert dann ihre Tragfähigkeit, obwohl der Dorn selbst gut gehalten wird. Zu tiefes Eintreiben führt außerdem zu einem starken Anstieg der Installationskraft, wodurch der Spike verbogen oder beschädigt werden kann und Material und Arbeitszeit verschwendet werden. Bei Holzschwellen kommt die Grenze früher, da das Holz ein zu tiefes Loch nicht aufnehmen kann, ohne zu splittern; Der sichere Tiefenbereich beträgt normalerweise 80 bis 100 mm, und die Schwellendicke und -art legen das praktische Maximum fest. Die in der Praxis verwendete Konstruktionsregel besteht darin, die Spitzenspitze um einen definierten Abstand von der Schwellenunterseite zu halten. Typischerweise darf die Spitzentiefe etwa 70 Prozent der Schwellendicke nicht überschreiten.

Verankerungsmethoden und ihre Tiefensensitivität

Die Verankerungsmethode ändert, wie empfindlich der Herausziehwiderstand auf die Tiefe reagiert. Die Schwefelmörtelverankerung, bei der der Dorn in ein mit geschmolzener Schwefelverbindung gefülltes vorgebohrtes Loch eingesetzt wird, wird in China häufig für Betonschwellen verwendet. Es ist wirtschaftlich und härtet schnell aus, aber die Festigkeitsverteilung der Schwefelverbindung ist abhängig von der Tiefe, sodass die Tiefenabweichung innerhalb von plus oder minus 5 mm kontrolliert werden muss. Bei der Harzverankerung wird ein Zweikomponentenkleber mit gleichmäßigerem Klebeverhalten verwendet; Bei einer Tiefenabweichung von plus/minus 10 mm ändert sich der Auszugswiderstand um weniger als 5 Prozent, wodurch die Harzverankerung vor Ort verträglicher wird. Die direkte Einschraubung in einen vorgefertigten Kunststoff- oder Stahleinsatz ist die dritte Methode, deren Tiefe durch das Einsatzdesign festgelegt wird, sodass sich die Qualitätskontrolle auf die Einsatzposition und die Dornlänge verlagert. Die Auswahl zwischen den Methoden hängt vom Schwellentyp, der Leitungskategorie, der verfügbaren Aushärtungszeit und dem Klima ab. Die Spezifikation der Verankerungstiefe muss zusammen mit der Verankerungsmethode gelesen werden.

Standortqualitätskontrolle für die Verankerungstiefe

Die Tiefenkontrolle beginnt vor dem Einbau: Die Schwellennagellöcher werden mit einem Messwerkzeug überprüft und Schwellen mit unqualifizierten Löchern werden repariert oder aussortiert. Während der Installation sorgen Werkzeuge mit Tiefenbeschränkung dafür, dass die Einstecktiefe konstant bleibt, und die Markierung einer Tiefenlinie auf dem Dorn gibt dem Bediener eine sichtbare Kontrolle. Nach der Installation wird die tatsächliche Tiefe mit einem Tiefenmesser abgetastet: Die gängige Regel sind mindestens fünf Messpunkte pro Kilometer, wobei eine Passquote von 100 Prozent erforderlich ist, bevor die Leitung abgenommen wird. Bei Verwendung einer Schwefelverankerung beträgt die Tiefenabweichungsgrenze plus oder minus 5 mm; Wenn die aufgezeichnete Tiefe über den Grenzwert hinaus abweicht, wird der Dorn gezogen und neu verankert, statt dass er angepasst wird. Die Führung dieser Aufzeichnungen ist Teil der Übergabedokumentation, und ein Käufer, der Spikes für ein Projekt erhält, sollte die erforderliche Tiefe, die Probenahmeregel und die Annahmegrenze in der technischen Vereinbarung angeben.

Was ist die ideale Spiketiefe in einer Betonschwelle?

Für den normalen Einsatz 100 bis 120 mm, was einen Auszugswiderstand von 60 bis 80 kN ergibt. Hochgeschwindigkeits- und Schwertransportleitungen erfordern eine Breite von 130 bis 150 mm mit einem Auszugswiderstand von 80 kN und mehr, abgestimmt auf die Schwellenkonstruktion.

Warum führt ein 20-mm-Tiefenreduzierungsschnitt-zu einem so starken Widerstandsverlust?

Der Herausziehwiderstand wächst nichtlinear mit der eingebetteten Länge, da sich die Spannung in der Nähe der Schwellenoberfläche konzentriert. Bei einer Verkürzung der Tiefe löst sich der Restfaden schneller, sodass der Widerstand bei einer Änderung von 100 auf 80 mm um 30 bis 40 Prozent sinkt.

Schwefel- oder Harzverankerung, was soll ich verwenden?

Schwefelmörtel ist wirtschaftlich und schnell -härtend, aber tiefenempfindlich-, mit einer Toleranz von plus/minus 5 mm. Eine Harzverankerung kostet zwar mehr, toleriert aber eine Abweichung von plus oder minus 10 mm, ohne dass dies Auswirkungen auf die Festigkeit hat. Dies eignet sich für Standorte, an denen die Bohrgenauigkeit schwieriger einzuhalten ist.

Kann ein Spike zu tief eingetrieben werden?

Ja. Bei Betonschwellen besteht bei mehr als etwa 140 mm die Gefahr, dass der Schwellenboden durchbricht und die Schwelle reißt; Bei Holzschwellen wird das Holz durch zu tiefes Eintreiben gespalten. Die Tiefe muss innerhalb des für den Schwellentyp angegebenen Bereichs bleiben.

Wie wird die Verankerungstiefe vor Ort überprüft?

Mit einem Tiefenmesser auf beprobten Spikes, mindestens fünf Punkten pro Kilometer und einer erforderlichen Erfolgsquote von 100 Prozent. Tiefe-begrenzte Installationswerkzeuge und eine auf dem Spike markierte Tiefenlinie helfen dem Bediener, die Tiefe von Anfang an auf dem Ziel zu halten.

Welchen Auszugswiderstand sollte ich für einen Holzschwellendorn erwarten?

Typischerweise 40 bis 60 kN für einen Hundedorn oder Schraubdorn, der 80 bis 100 mm in gesundes Holz eingetrieben wird. Der tatsächliche Wert hängt von der Holzart, dem Feuchtigkeitsgehalt und der Bohrlochvorbereitung ab und sollte daher durch Auszugstests an den Projektschwellen bestätigt werden.