Verankerungavorriehtung, beispielsweise für die Verankerung von Halteseilen am Boden Die Erfindung betrifft eine Veranke- rungsvorrichtung, die beispielsweise für die Verankerung von Halteseilen am Boden be stimmt ist.
Bisher hat man zur ortsfesten Fixierung von Seilumlenkrollen und dergleichen soge nannte Halteeisen - das sind längere vier kantige angespitzte Stangen - verwendet.. Schon bei niedrigen Werten kippen diese Stangen unweigerlieh in Richtung der an greifenden Kraft um. Es ist dies auf eine Unabgeglichenheit von Kraftmomenten zu- rüekzuführen.
Beim Anmeldungsgegenstand tritt dieser äusserst unangenehme Nachteil dadurch nicht auf, dass erfindungsgemäss mindestens zwei in Richtung der angreifenden Kraft hinter einander anzuordnende Verankerungsorgane starr miteinander verbunden sind.
Infolge dieser starren Verbindung tritt nämlich ein Drehmoment von Reibungskräf ten auf, welches dem das Kippen verursachen den Moment entgegenwirkt.
Anhand der Zeichnungen wird im folgen den die Erfindung beispielsweise näher er läutert.
Fig.1 zeigt in einer Seitenansicht und teilweise geschnitten eine besonders prak- tische Ausführung der Erfindung.
Fig. 2 veranschaulicht schematisch die bei der Verankerung auftretenden Kräfte un- ter Berücksichtigung eines vereinfachten Grenzfalles.
Fig.3 veranschaulicht die bei der Ver ankerung auftretenden, gegenüber der Aus gangsannahme verbesserten Kräfteverhält nisse, wenn die spatenförmigen Verankerungs- organe nicht senkrecht zum Träger liegen, sondern unter einem gewissen Winkel ge neigt sind, derart, dass das untere Ende der spatenförmigen Verankerungsorgane in die Richtung der angreifenden Kraft weist.
Fig. 4 zeigt die Form einer unter gewissen Bedingungen aus dem Boden herausgeris senen Scholle in einer Draufsicht.
Fig. 5 zeigt dieselbe Scholle in einem lot rechten Schnitt 6-6' der Fig.4.
Fig.6 veranschaulicht die Kräfteverhält nisse, wenn wieder für einen vereinfachten Grenzfall die Kraft nicht in horizontaler Richtung angreift.
Fig.7 zeigt die spatenförmigen Veranke- rungsorgane in der Ansicht 10 der Fig.1 und Fig.8 im Schnitt 9-9 der Fig.1.
Sämtliche Figuren stellen nur Ausfüh rungsbeispiele dar, auf welche die Erfindung auf keine Weise eingeschränkt werden soll.
Der Erfindungsgegenstand eignet sich zur Übertragung verschiedener Arten von Kräf ten auf den Boden. Dabei ist keine Beschrän kung bezüglich der Art des Bodens erforder lich. In Fig. 1 ist ein Awsführungsbeispiel dar gestellt, das sich insbesondere zur Veranke rung von Seilen und Seilumlenkrollen beire Bodenseilzug eignet. Ein Träger 1 trägt an seinen Enden zwei spatenförmige Ver- ankerungsorgane 2 und 3, welche starr mit diesem verbunden sind und gegen diesen eine Neigung a von 851 aufweisen.
An einem Ende des Trägers 1 ist ein Übertragungsmittel für die angreifende Kraft, bestehend aus zwei parallelen ebenen Metallstücken 4 und einem Bolzen '5, angebracht.
Sind nicht Zug-, sondern Schubkräfte wirksam, kann die Verankerungsvorrichtung im wesentlichen dieselbe Form behalten. Nur die Übertragungsmittel für die angreifenden Kräfte müssen abgeändert werden.
Die Günstigkeit der beschriebenen Ver- ankerungsvorrichtung gegenüber den bisher verwendeten gilt ausserdem für jegliche Bo denart. Die Dimensionierung der einzelnen Teile wird aber zur Erreichung optimaler Verhältnisse je nach Bodenart etwas verschie den ausfallen.
Die folgenden prinzipiellen Überlegungen über die Kräfteverhältnisse gelten nicht nur für das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. .'1, sondern für alle Ausführungen von erfin dungsgemässen Verankerungsvorrichtungen. Es sei besonders darauf hingewiesen, dass es gleichgültig ist, wie die Kräfte auf den Träger 1 wirken, und es auch völlig belang los ist, ob Schub- oder Zugkräfte angreifen.
Wirkt die angreifende Kraft in Richtung des Trägers 1, dann ergeben sich bei senk recht ziun Träger 1 stehenden spatenförmigen Verankerungsorganen 2 und 3, wie Fig. 2 schematisch zeigt, folgende Kräfteverhältnisse In der X-Richtung, also horizontal, wir ken die Kräfte P, A und B. P ist die auf den Träger 1 wirkende Kraft,
A und B sind die Resultierenden der Reaktionskräfte des Bodens auf die spatenförmigen Verankerungs- organe 2 und 3-. Sie greifen nahe dem untern Ende der spatenförmigen Verankerungsor- gane an, da die Stützwirkung des Bodens dort beträchtlich höher ist als nahe an der Oberfläche, wo das Gefüge des Bodens sehr locker ist. Bei Gleichgewicht muss die Be ziehung 2X=O,d.h.P=A+B gelten.
Da die Stützwirkung des Bodens auf beiden spatenförmigen Verankerungsorganen 2 und 3 ungefähr gleichmässig erfolgt - dies ist bei nicht zu starken Inhomogenitäten stets der Fall - sind A und B gleich gross, also <I>A =</I> B <I>= P/?.</I> In, der y-Riehtung treten ebenfalls Kräfte auf, und zwar sind dies die Reibungskraft<B>0</B> und die Stützkraft D vom Boden auf den Träger, hervorgerufen durch dass von P auf die Bodenverankerung ausgeübte Drehmo ment P # b, das die Tendenz hat, den Spaten 2 aus dem Boden herauszuziehen und das den Träger 1 am Orte des Spatens 3 auf den Boden aufdrückt.
Diese beiden Kräfte sind von entgegengesetzter Richtung, Bei Gleich gewicht gilt die Beziehung <B>V</B> Y = ü, d. h. C = D. Das Kräftegleichgewieht allein genügt noch nicht, es müssen sieh auch noch die Drehmomente kompensieren. Es wirken die Momente P # b', hervorgerufen durch die Krart P, und<I>C -</I> a., hervorgerufen durch die Rei bungskraft C. b' ist der Abstand des An griffspunktes der Kräfte A und B vom Trä ger 1 und a die Länge des Trägers 1.
Das Momentengleichgewicht ist erfüllt bei: P#b' <I>=</I> C#a. Der notwendige Wert von C ergibt sieh aus dieser Gleichung zu
EMI0002.0052
Diesen Wert muss C bei begebenem P und gege benen Abmessungen a und b' mindestens haben. Bei gegebenem P hat aber C einen be stimmten Höchstwert., nämlich
EMI0002.0055
wobei der Reibungskoeffizient für die Reibung zwischen Spaten und Boden ist. Damit das Moment<I>P - b'</I> nicht grösser als das Moment. C - a wird und die Bodenverankerung aus- reisst, muss daher immer
EMI0003.0001
sein.
Dividiert man durch P, dann erhält man daraus die grundlegende Ungleichung:
EMI0003.0002
Die Ungleichung ist um so besser erfüllt und dadurch das herausdrehende Moment um. so wirksamer kompensiert, wenn die Länge a des Trägers gross im Vergleich zur Spaten länge b ist.
Man darf allerdings mit a nicht zu gross werden. Der Grund dafür besteht haupt- säehlieh darin, dass dabei das Gewicht und der Preis zu hoch würde. Eine zu weit ,Yehende Verkleinerung von b' und damit auch von b ist ebenso ungünstig, da die Verankerungsorgane sieh dabei ausschliess lich in den lockeren Schichten nahe der Oberfläche des Bodens befinden, welche nicht genügenden Halt bieten.
Versuche haben ergeben, dass das Verhältnis der Länge a des Trägers 1 zur Länge b der spatenför- migen Verankerungsorgane 2 und 3 zwischen den Werten 2,5 und 3,5 am günstigsten ist. Diese Werte beziehen sich auf die unter einander sehr ähnlichen Bodenverhältnisse am Rande von verschiedenen Kulturböden. Bei andern Bodenverhältnissen sind diese Zah lenwerte entsprechend abzuändern.
Günstigere Verhältnisse ergeben sich, wenn man die spatenförmigen Verankerungsorgane 2, 3 schräg stellt, wie Fig.1 und 3 zeigen. Aus Fig. 3 sieht. man, dass hierbei die Stütz kraft des Bodens A eine Komponente AS in Richtung des spatenförmigen Veranke- rungsorgans 2 nach unten hat. Diese Kom ponente A., unterstützt die Reibungskraft C in ihrer Eigenschaft, das Herausreissen des spatenförmigen Verankerungsorgans 2 zu ver hindern.
Die Grösse von A4 kann zwar durch weitgehendes Schrägstellen der spatenförmi- gen Verankerungsorgane gesteigert werden, doch werden bei zu starker Neigung Schol len herausgerissen von der Form, wie sie Fig.4 in einer Draufsicht und Fig.5 in einem Schnitt nach der Linie f;-6' in Fig. 4 zeigen.
Die Scherfläche 7 verläuft nahezu senkrecht auf die Fläche der spatenförmigen Verankerungsorgane. Je steiler die Scher- fläche 7 ist, um so weniger weit von den spatenförmigen Verankerungsorganen ent fernt tritt sie auf die Oberfläche B. Es ist leicht einzusehen, dass in diesem Fall ein Ausreissen der Scholle bei hinreichend grosser Belastung eher eintreten wird als bei sehr flacher Scherfläche 7. Die günstigsten Ver hältnisse lägen demnach bei senkrecht in den Boden gerammten Spaten vor.
Dabei käme aber die nach unten gerichtete Kom ponente AS der Stützkraft A nicht zur Wirkung. Man wird daher die Spaten schräg stellen, aber mir so weit, dass ein Ausreissen von Schollen noch nicht eintreten kann. Versuche haben gezeigt, dass dies dann der Fall. ist, wenn der Winkel cc zwi schen den spatenförmigen Verankerungs- organen 2 oder 3 und dem Träger 1 im Be reich von 80 bis 8$ liegt.
Die Stützkraft D des Bodens auf den Träger 1 kann vorteilhaft dadurch ver grössert werden, dass man Stützorgane, bei spielsweise unter dem Träger 1 anzuordnende Platten, zur Vergrösserung der Auflage fläche des Trägers auf dem Boden verwendet.
Wirkt die angreifende Kraft P schräg nach oben, so kann man sie in zwei zuein ander senkrechte Komponenten P, und Py zerlegen. Fig. 6 veranschaulicht die dabei auftretenden Kräfteverhältnisse, wenn die spatenförmigen Verankerungsorgane 2 und 3 senkrecht zum Träger 1 liegen.
In der X-Richtung wirken nun die Kräfte P, A' und B', wobei A' und B' die Bedeutung von früher haben, also die Stütz kräfte des Bodens sind. Im Gleichgewicht gilt .Z <I>X</I> = 0, d. h. P,, <I>= A' + B'.</I> In der y-Richtung existiert die Kraft Pv, der die Reibungskräfte C" und D", hervor gerufen durch den Zug nach oben, das Gleichgewicht halten müssen, damit der Anker nicht aus dem Boden herausgezogen wird.
Es treten ferner noch die Reibungs kraft<B>C</B> und die Stützkraft D' auf, die die selbe Ursache und Bedeutung haben wie die Kräfte C und D bei horizontaler Kraft- s wirkeng. <B>C</B> und D' sind demnach entgegen gesetzt gerichtet.
Die Gleichgewichtsbezie hung lautet daher -yY = 0, d. h. Py = C"+D"+C'-D' Bei gleichmässigen Verhältnissen im Boden io ist angenähert:
EMI0004.0008
woraus weiters folgt 0'=D'. Bei Betrachtung der Momente sieht man in Fig.6, dass dem rechtsdrehenden Moment P, # b' jetzt sowohl das Moment<I>C'</I> # a als auch das Moment<I>C"</I> # a, das von P, her rührt, entgegenwirkt.
Für das Gleichgewicht der Momente muss daher die Beziehung: Pt#b' <I>= (C' + C")</I> #a gelten. Diese Gleichung lässt sieh umwan deln, wenn man bedenkt, dass C' = C # cos y ist;
denn die Reibung C' ist proportional dem Normaldruck A' auf den Spaten, -Lund dieser ist jetzt offenbar von der Grösse
EMI0004.0025
gegenüber dem Wert P/2 von früher bei horizontaler Beanspruchung, der die Rei bungskraft C verursachte. Aus der Fig. 6 entnimmt man ferner, dass
EMI0004.0028
ist, so dass für das Gleichgewicht der Mo mente folgt
EMI0004.0029
und daraus mittels Division durch cos y schliesslich
EMI0004.0032
Die Verhältnisse liegen also günstiger als früher; denn die rechte Seite der Gleichung ist grösser geworden.
Es darf. nur nicht Py = P # sin y so gross werden, dass die Reibungskräfte C" und D" nicht. mehr die Komponente Py kompensieren können, was ein vertikales Herausziehen der Verankerung aus dem Boden bedingen würde. Deshalb darf man mit dem Winkel y nicht zu gross werden, was nach obiger Gleichung am gün stigsten wäre. Man sieht. jedoch, dass eine nicht zu grosse Neigung y der Kraftrichtung gegen den Träger 1 die Haltefestigkeit der Bodenverankerungen wegen ihrer besonderen Konstruktion noch erhöht.
Ein Ausführungsbeispiel für die Form der spatenförmigen Verankerungsorgane 2 und 3 erkennt man aus den Fig.1, 7 und B. Bei der Wahl gerade dieser Form ging man von fol genden Überlegungen aus: 1. Die spatenförmigen Verankerimgsorgane 2 und 3 sollen die angreifende Kraft P mög lichst gut auf den Boden übertragen.
2. Das Einschlagen in den Boden soll leicht vor sieh gehen.
3. Die Form der spatenförmigen Veranke- rungsorgane 2 und 3 soll die Verhinderung des Schollenausbruches unterstützen.
4. Die spatenförmigen Verankerungsorgane 2 und 3 sollen eine gewisse Stabilität auf weisen. Die Forderung 1 würde eine möglichst breite Fläche verlangen, demgegenüber die Forderung 2 eine geringe Breite. Es wird daher ein günstiges Breiteninterv all existieren, das sich Versuchen gemäss zwischen 100 mm und 200 mm bei verschiedenen Bodenverhält nissen am Rande eines Kulturbodens ergab.
Die Forderung ? bestimmt auch die Aus führung des untern Endes der spatenförmi- gen Verankerungsorgane. Die Kanten 11 und 12 sind unter einem Winkel zwischen 70 und 90 zueinander geneigt und am untern Ende abgerundet. Die Rundung besitzt einen Radius 13 zwischen 15 mm und 30 mm. Ausserdem sind die Kanten unter einem Winkel von etwa 30 angeschärft, um etwaige Verwurzelungen des Bodens leichter durchdringen zu können. Die Forderung 3 wird durch den Quer schnitt der spatenförmigen Verankerungs- organe 2, 3 erfüllt.
Durch den in Fig. 8 gezeig ten Querschnitt wird die angreifende Kraft P auf einen grossen divergierenden Winkelraum übertragen, das erfasste Erdreich daher zu gross, als dass es als Scholle ausgerissen wer den könnte. Den Winkel zwischen den beiden Asymptoten 14 des hyperbelförmigen Quer , Schnittes wählt man vorteilhaft im Bereich von 70 bis 12011.
Die Forderung 4 wird ausser durch geniz- gende Stärke des verwendeten Materials noch durch eine übliche Versteifungsrippe 15 ge fördert.
Die Zahlenangaben beziehen sich auf Bodenverhältnisse, wie sie am Rande von Kul turböden herrschen. Diese weisen an sich schon eine gewisse Verschiedenheit auf. Die Erfindung soll jedoch nicht darauf beschränkt sein und auch Ausführungsbeispiele anderer Dimensionierungen umfassen, die sich bei an dern Bodenverhältnissen als günstig ergeben.
Diese beschriebene Konstruktion von starr verbundenen Doppelspaten bietet. gegenüber den derzeit in Verwendung stehenden Einzel spaten oder Pflöcken den grossen Vorzug, da.ss sie gerade wegen dieser starren Verbindung zweier spatenförmiger Verankerungsorgane gegen das durch die Kraft P erzeugte Dreh moment ein wirksames Gegenmoment von Reibungskräften besitzt. Das Fehlen dieses Gegenmomentes führte bei Einspatenveranke- rungen (bzw. bei Pflockverankerungen) bei bereits mässiger Belastung unweigerlich zu einem Nach-vorn-Kippen des Spatens (bzw.
des Pflockes).
Weitere Vorzüge des Erfindungsgegen standes sind die grosse Stabilität und vor allem die leichte Anwendbarkeit; denn seine Ver ankerung im Boden erfolgt rasch und sicher. Nach den vorstehenden Ausführungen genügt auch eine verhältnismässig geringe Einschlag tiefe.