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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung eines Zugankers zur Abstützung auf einer Ankerplatte (30), welcher Zuganker aus einem faserverstärkten Kunststoffrohr (1) besteht und zur Einbettung im Bohrloch mit Kunststoff sowohl zwischen Bohrloch und Rohr als auch im Rohrinnern zu füllen bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das in seiner Endpartie mit radialen Schlitzen (2) längsgeschlitzte Rohr (1) durch einen wiederverwendbaren Dorn (10) mit grösserem Durchmesser als die lichte Weite des Rohrs (1) ausgeweitet wird, derart, dass sich zwischen dem Dorn (10) und der Innenwand des Rohrs (1) ein axial abgeschlossener Innenhohlraum bildet, dass das Rohr (1) auf einer wenigstens der Länge des abgeschlossenen Innenhohlraumes mit einer einen Aussenhohlraum bildenden Giessform umschlossen wird,
dass der Aussenhohlraum und durch die Schlitze (2) hindurch auch der abgeschlossene Innenhohlraum mit Kunststoff gefüllt wird und dass die Aussenfläche mit einem Gewinde (9) versehen wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1) an seinem Ende durch Einsetzen des Dorns um 10-20% ausgeweitet wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenhohlraum axial durch einen die Ausweitung am Ende des Rohres bestimmenden Kragen und im Abstand davon durch einen zylindrischen Passitz des Dorns abgeschlossen wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (9) durch die Wand der Giessform gebildet wird.
5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Ausgussstelle an einem dem Ende des Rohres gegenüberliegenden Gebiet der Giessform angeordnet ist.
6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Giessform gegossene Kunststoff faserverstärkt ist.
7. Zuganker, hergestellt nach dem Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er am Ende eine Umhüllung (5) aus Kunststoff mit einem Gewinde (9) trägt, die durch das Füllen der Schlitze (2) erstellten Speichen (4) mit einem Hohlkern (6) verbunden ist, und dass auf dem Gewinde eine Mutter (20) mit einem radialen Flansch (21) zur Auflage auf der Ankerplatte (30) vorhanden ist.
8. Zuganker nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (20) einen spindelförmigen Körper (23), bei dem der Flansch (21) wenigstens angenähert mittig angeordnet ist, aufweist, und dass zwischen dem Flansch (21) und dem Körper (23) Rippen (22) vorhanden sind.
9. Zuganker nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (22) wenigstens angenähert dem vermuteten Weg der Kraftlinien nachgeformt sind.
10. Verwendung des Zugankers nach Patentanspruch 7 zum Setzen einer vorgespannten Zugverankerung, dadurch gekennzeichnet, dass der mit durch eine Drehbewegung in Eingriff mit dem Erdreich bringbaren Halterungen versehene Zuganker in das Bohrloch eingesetzt und verankert wird, dass darauf die Ankerplatte (30) auf die Ausbruchfläche gelegt und mit der Mutter (20) befestigt wird, dass dann die Mutter (20) mit einem für die Vorspannung benötigten Drehmoment eingeschraubt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zugankers gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1, ferner einen nach diesem Verfahren hergestellten Zugankers gemäss dem Oberbegriff des Nebenanspruchs 7 und eine Verwendung dieses Zugankers gemäss dem Oberbegriff des Nebenanspruchs 10.
Zur Befestigung von Ausbruchsflächen in Hohlraumbauten ist es bekannt, Zuganker in Bohrlöchern zu verankern.
Solche Zuganker bestehen meist aus einzelnen Ankerstäben, die am Ende des Bohrlochs fixiert und auf einer Ankerplatte an der Aussenseite des Bohrlochs mit Schraubenmuttern festgeschraubt werden. Man spricht von einem Schlaffanker, wenn keine oder nur eine geringe Spannung im Anker vorhanden ist und von einem vorgespannten Anker, wenn der Ankerstab mit einer erheblichen Spannung vorgespannt ist.
Für Schlaffanker ist es gemäss der CH-A 620 496 bekannt, als Ankerstab ein Rohr zu verwenden und sowohl den Zwischenraum zwischen Bohrloch und Rohr sowie das Innere des Rohres auf der gesamten Länge des Bohrloches bzw. des Rohres mit einem Zweikomponentenklebstoff zu füllen.
Ein am Ende des Rohres geschnittenes Gewinde kann jedoch nur solche Kräfte aufnehmen, wie sie bei einem Schlaffanker auftreten, obwohl festgestellt werden konnte, dass ein derartiger Anker ohne weiteres einer Zugkraft von 37 Tonnen ausgesetzt werden kann, ohne dass Veränderungen an der Verankerung festgestellt werden konnten. Überdies brachte diese Ankerart auch den Vorteil, dass solche Anker über Jahrzehnte hinweg ihren Dienst erfüllen können, weil die Korrosionsanfälligkeit eliminiert werden konnte.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung bei einem rohrförmigen Anker aus faserverstärktem Kunststoff eine auf Zug beanspruchbare Schraubbefestigung zu schaffen, mit der ein solcher Anker auch als vorgespannter Anker verwendet werden kann.
Erfindungsgemäss wird dies bei einem Verfahren zur Herstellung eines Zugankers gemäss den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 erreicht. Ein solcher Anker ist im Nebenanspruch 7 definiert und eine Verwendung eines solchen Ankers zum Setzen einer vorgespannten Zugverankerung ist gemäss den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Nebenanpsruchs 10 gekennzeichnet.
Eine nach der Erfindung hergestellte beispielsweise Ausführungsform des Zugankers wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Teils eines Zugankers im Längsschnitt nach der Schnittlinie I-I in Fig. 3,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die aufgeschraubte Schraubenmutter, und
Fig. 3 eine Querschnittsansicht nach der Schnittlinie III III in Fig. 1.
Wie aus Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, ist das Rohr 1 aus einem faserverstärkten Kunststoff auf einer Partie nahe beim Ende mit mehreren radialen, längsverlaufenden Schlitzen 2 versehen. Mit einem Dorn 10, dessen Form in Fig. 1 aus der
Form des inneren Hohlraumes entnehmbar ist, wird das Rohr
1 auf seiner geschlitzten Partie ausgeweitet. Der Dorn ist dementsprechend kreiszylindrisch mit einer ebenfalls zylin drischen Verdickung und mit einer konischen Übergangs stelle und dichtet einen Hohlraum zwischen seinem Mantel und der Innenwand des Rohres 1 sowohl am Ende des Roh res als auch an einer weiter in dessen Innern gelegenen Stelle in axialer Richtung ab.
Mit einer nicht dargestellten Giessform, die aber jedem
Fachmann der thermoplastischen Kunststoffverarbeitung bekannt ist, wird um das Rohr 1 herum ein äusserer Hohlraum gebildet, der das Rohr wenigstens auf der Länge der
Schlitze 2 von deren Anfang beim Ende des Rohrs 1 aus umfasst. Auf einem Teil der axialen Ausdehnung des Hohl raums ist die Wand der Giessform mit einem Gewinde 9 versehen und an dem vom Ende des Rohrs entfernten Abschluss
des Hohlraumes ist eine Wulst 8 und eine Ausgussöffnung vorhanden. Ein derart vorbereitetes Rohr 1 wird nun durch die Giessform mit einem Kunststoff umhüllt. Durch die Schlitze 2 hindurch dringt der Kunststoff auch in den Hohlraum zwischen dem Dorn und der Innenwand des Rohres hinein, derart, dass im Querschnitt gemäss Fig. 3 ein Rohr entsteht, das eine Aussenschicht 5 und eine durch Speichen 4 einstückig verbundener Hohlkern 6 aufweist. Die Zwischenlagen 3 zwischen den Speichen 4 sind die voneinander gespreizten Partien des Rohres 1. Als Kunststoff ist ein faserverstärkter thermoplastischer Kunststoff vorgesehen.
Wenn ein Zuganker mit einer derartigen Befestigung in ein Bohrloch eingesetzt wird und an seinem Ende im Bohrloch durch übliche, beispielsweise durch Verdrehen des Ankerstabes in Eingriff mit dem Erdreich gebrachte Halterungen, befestigt ist, kann eine Mutter 20 mit einem radialen Flansch 21 und Verstärkungsrippen 22 zur Aufnahme von am Flansch 21 angreifenden Kräften auf das Gewinde 9 geschraubt werden, bis sie auf der Ankerplatte 30 aufliegt.
Nun kann der Ankerstab durch Anziehen der Mutter 20 gespannt werden.
Durch Einpressen von Kunststoff durch den Hohlraum bis dieser auf der Aussenseite des Rohres das Bohrloch bis zur Ankerplatte ausfüllt, wird ein vorgespannter Zuganker erstellt, der die Halteeigenschaften des eingangs erwähnten Schlaffankers im Bohrloch und dessen Korrosionsbeständigkeit aufweist.
Je nach Anzahl der Schlitze 2 und dem Mass der Ausweitung kann für ein Rohr mit einem Aussendurchmesser von 18 mm und einer Wandstärke von 6 mm eine Zugkraft bis über 10 Tonnen ausgeübt werden. Dabei spielt verständlicherweise die Ausweitung insofern eine wichtige Rolle, als dadurch die Verbindung von Aussenschicht 5 und Hohlkern 6 mittels der Speichen 4 bewirkt wird und die gesammte Querschnittsfläche aller Speichen 4 zusammen für die Festigkeit der kraftschlüssigen Verkeilung von Rohr und Befestigung massgebend ist.
Die Rippen 22 der Mutter 20 können gemäss der Zeichnung mit geraden Aussenkanten gebildet sein. Um Material zu sparen, genügt es jedoch, wenn eine gemäss dem vermuteten Kraftfluss dem Flansch 21 und dem spindelförmigen Körper 23 gewölbte Aussenkante gebildet wird. Die Schlitze 2 können durch Fräsen, Schneiden oder Spalten hergestellt werden. Der Wulst 8 dient zur gleichmässigen Verteilung des Kunststoffes rund um das Rohr 1 herum, wenn der Kunststoff durch eine Bohrung in der Giessform in deren wulstartige Ausnehmung gepresst wird.
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PATENT CLAIMS
1. A method for producing a tie rod for support on an anchor plate (30), which tie rod consists of a fiber-reinforced plastic tube (1) and is intended to be embedded in the borehole with plastic, both between the borehole and the tube and inside the tube, characterized in that that the in the end part with radial slots (2) longitudinally slotted tube (1) is expanded by a reusable mandrel (10) with a larger diameter than the inside diameter of the tube (1), such that between the mandrel (10) and the The inner wall of the tube (1) forms an axially closed inner cavity such that the tube (1) is enclosed on at least the length of the closed inner cavity with a casting mold which forms an outer cavity.
that the outer cavity and through the slots (2) also the closed inner cavity are filled with plastic and that the outer surface is provided with a thread (9).
2. The method according to claim 1, characterized in that the tube (1) is expanded at its end by inserting the mandrel by 10-20%.
3. The method according to claim 1, characterized in that the inner cavity is axially closed by a collar determining the expansion at the end of the tube and at a distance therefrom by a cylindrical fit of the mandrel.
4. The method according to claim 1, characterized in that the thread (9) is formed by the wall of the mold.
5. The method according to claim 4, characterized in that a pouring point is arranged at an area of the casting mold opposite the end of the tube.
6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the plastic cast in the mold is fiber reinforced.
7. tie rod, produced by the method according to claim 1, characterized in that it carries at the end a sheath (5) made of plastic with a thread (9), the spokes (4) created by filling the slots (2) with a Hollow core (6) is connected, and that on the thread there is a nut (20) with a radial flange (21) for resting on the anchor plate (30).
8. tie rod according to claim 7, characterized in that the nut (20) has a spindle-shaped body (23), in which the flange (21) is arranged at least approximately centrally, and that between the flange (21) and the body ( 23) ribs (22) are present.
9. tie rod according to claim 8, characterized in that the ribs (22) are at least approximated the assumed path of the lines of force.
10. Use of the tie rod according to claim 7 for setting a prestressed tie rod, characterized in that the tie rod provided with holders which can be brought into engagement with the ground by means of a rotary movement is inserted into the borehole and anchored that the anchor plate (30) thereon on the excavation surface placed and fastened with the nut (20), that the nut (20) is then screwed in with a torque required for the pretension.
The present invention relates to a method for producing a tie rod according to the preamble of independent claim 1, further to a tie rod produced according to this method according to the preamble of independent claim 7 and a use of this tie rod according to the preamble of independent claim 10.
To fasten excavation areas in cavity structures, it is known to anchor tie rods in boreholes.
Such tie rods usually consist of individual anchor rods, which are fixed at the end of the borehole and screwed onto an anchor plate on the outside of the borehole with screw nuts. One speaks of a sleep anchor if there is no or only a slight tension in the anchor and of a prestressed anchor if the anchor rod is prestressed with a considerable tension.
For sleep anchors it is known according to CH-A 620 496 to use a tube as an anchor rod and to fill both the space between the borehole and the tube and the interior of the tube with a two-component adhesive over the entire length of the borehole or tube.
However, a thread cut at the end of the tube can only absorb such forces as occur with a sleep anchor, although it has been found that such an anchor can be subjected to a tensile force of 37 tons without any changes in the anchorage . In addition, this type of anchor also had the advantage that such anchors could be used for decades because the susceptibility to corrosion could be eliminated.
It is therefore an object of the invention to provide for a tubular anchor made of fiber-reinforced plastic, a tensile screw fastener with which such an anchor can also be used as a prestressed anchor.
According to the invention, this is achieved in a method for producing a tie rod according to the features in the characterizing part of independent patent claim 1. Such an anchor is defined in subsidiary claim 7 and the use of such an anchor for setting a prestressed tension anchor is identified according to the features in the characterizing part of subsidiary claim 10.
An example of an embodiment of the tie rod produced according to the invention is explained below with reference to the drawing. Show it:
1 is a sectional view of part of a tie rod in longitudinal section along the section line I-I in Fig. 3,
Fig. 2 is a plan view of the screwed nut, and
3 shows a cross-sectional view along the section line III III in FIG. 1.
As can be seen from FIGS. 1 and 3, the tube 1 made of a fiber-reinforced plastic is provided on a part near the end with a plurality of radial, longitudinal slots 2. With a mandrel 10, the shape of which in Fig. 1 from the
The shape of the inner cavity is removable, the tube
1 extended to its slotted section. The mandrel is accordingly circular-cylindrical with a likewise cylindrical thickening and with a conical transition point and seals a cavity between its jacket and the inner wall of the tube 1 both at the end of the tube and at a further point in the interior thereof in the axial direction .
With a mold, not shown, but everyone
Is known in the art of thermoplastic processing, an outer cavity is formed around the tube 1, which at least the length of the tube
Includes slots 2 from the beginning of the end of the tube 1. On part of the axial extent of the cavity, the wall of the mold is provided with a thread 9 and at the end removed from the end of the tube
of the cavity there is a bead 8 and a pouring opening. A pipe 1 prepared in this way is now encased by the casting mold with a plastic. The plastic also penetrates through the slots 2 into the cavity between the mandrel and the inner wall of the tube, in such a way that a tube is formed in the cross section according to FIG. 3, which has an outer layer 5 and a hollow core 6 integrally connected by spokes 4. The intermediate layers 3 between the spokes 4 are the parts of the pipe 1 which are spread apart from one another. A fiber-reinforced thermoplastic is provided as the plastic.
If a tie rod with such a fastening is inserted into a borehole and is fastened at its end in the borehole by conventional brackets brought into engagement with the ground, for example by turning the anchor rod, a nut 20 with a radial flange 21 and reinforcing ribs 22 can be used Absorption of forces acting on the flange 21 can be screwed onto the thread 9 until it rests on the anchor plate 30.
Now the anchor rod can be tightened by tightening the nut 20.
By pressing plastic through the cavity until it fills the drill hole on the outside of the pipe up to the anchor plate, a pre-stressed tie rod is created, which has the holding properties of the above-mentioned sleep anchor in the drill hole and its corrosion resistance.
Depending on the number of slots 2 and the extent of the expansion, a tensile force of over 10 tons can be exerted for a tube with an outer diameter of 18 mm and a wall thickness of 6 mm. Understandably, the expansion plays an important role in that the connection of the outer layer 5 and the hollow core 6 is effected by means of the spokes 4 and the total cross-sectional area of all the spokes 4 together is decisive for the strength of the non-positive wedging of the pipe and fastening.
The ribs 22 of the nut 20 can be formed with straight outer edges according to the drawing. In order to save material, however, it is sufficient if an outer edge which is curved according to the assumed flow of force to the flange 21 and the spindle-shaped body 23 is formed. The slots 2 can be made by milling, cutting or splitting. The bead 8 is used to evenly distribute the plastic around the tube 1 when the plastic is pressed through a hole in the mold in its bead-like recess.