CH663237A5

CH663237A5 - Vorrichtung zum trennen des zugglieds eines vorgespannten verpressankers.

Info

Publication number: CH663237A5
Application number: CH137484A
Authority: CH
Original assignee: Dyckerhoff & Widmann Ag; Spann Stahl Ag
Priority date: 1984-03-19
Filing date: 1984-03-19
Publication date: 1987-11-30
Also published as: GB2158482A; GB8507009D0; NL8500744A; GB2158482B; ATA72085A; DE3507279A1; AT393406B; JPS60215919A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen des Zugglieds eines vorgespannten Verpressankers durch Bilden einer Sollbruchstelle aus einer das Zugglied im Bereich der zu bildenden Sollbruchstelle umschliessenden Ringhülse, die mit einem aluminothermischen Reaktionsgemisch gefüllt ist, in das ein auf elektrischem Wege auslösbares Zündsystem eingebettet ist.

Ein Verpressanker besteht aus einem Zugglied, das in ein Bohrloch eingeführt und im Borlochtiefsten durch Einpressen von erhärtendem Material, wie Zementmörtel oder dergleichen, mit der Bohrlochwandung und so mit dem umgebenden Boden in Verbund gebracht wird. Ein so hergestellter Ver-presskörper wird über den restlichen Teil des Zuggliedes, das aus einem einzigen oder mehreren aus Stahlstäben, -drähten oder -litzen bestehenden Elementen ausgebildet sein kann, mit dem zu verankernden Bauteil kraftschlüssig verbunden. Die Länge des Zuggliedes, über die es im Verpresskörper eingebettet ist, nennt man Verankerungslänge Lv, den restlichen, zum Zwecke der Vorspannung frei dehnbaren Teil die freie Stahllänge Lfst.

Verpressanker können zur dauernden Verankerung von Bauwerken im Boden dienen, aber auch temporär eingesetzt werden, wie z.B. zur rückwärtigen Verankerung einer Baugrubenwand. Wenn sich der temporär eingesetzte Verpressanker bis in das Nachbargrundstück erstreckt, muss er in aller Regel nach Beendigung der Bauarbeiten, für die er eingesetzt wurde, entfernt werden.

Zur Entfernung eines Verpressankers wird zumeist am Übergang der Verankerungslänge Lv zur freien Stahllänge LfSt eine Trennmöglichkeit für das Zugglied vorgesehen, um so den freien Teil des Zuggliedes aus dem Bohrloch herausziehen und gegebenenfalls wiedergewinnen zu können. Der Verpresskörper selbst, der selten eine grössere Länge als etwa 4 bis 8 m aufweist, kann, wenn bei Aushubarbeiten im Nachbargrundstück flächig, z.B. mit Planierraupen gearbeitet wird, meist leicht entfernt werden.

Von den verschiedenen Möglichkeiten zum Durchtrennen des Zuggliedes eines Verpressankers kommt der Anwendung von Wärme zur Verminderung der Stahlzugfestigkeit die grösste Bedeutung zu. Zum einen lässt sich durch Wärmeanwendung die Zugfestigkeit beliebig ausgebildeter Zugglieder verringern. Zum anderen können die zur Wärmeerzeugung notwendigen Mittel ohne wesentliche Vergrösserung des Bohrlochdurchmessers zusammen mit dem Zugglied eingebaut und im allgemeinen auch über eine grössere Zeitspanne betriebsfähig gehalten werden. Schliesslich kann, wenn die Sollbruchstelle durch Verminderung der Festigkeit infolge Wärmeeinwirkung geschaffen wird, das Zugglied während des gesamten Gebrauchszustandes mit seinem vollen Querschnitt ausgenützt werden.

Um die zur Verringerung der Zugfestigkeit des Zuggliedes notwendige Wärme zu erzeugen, ist es bekannt, das Zugglied im Bereich der Sollbruchstelle mittels der exothermen Reaktion, z.B. eines aluminothermischen Gemischs, auf eine Temperatur zu erhitzen, bei der seine Zugfestigkeit so herabgesetzt wird, dass es leicht getrennt und aus dem Bohrloch herausgezogen werden kann (DE-PS 24 33 244). Dabei ist das aluminothermische Gemisch in einer Ringhülse angeordnet, die das Zugglied im Bereich der zu bildenden Sollbruchstelle im Abstand umschliesst und die einen Zünder aufweist.

Da Verpressanker oft im Grundwasser liegen, ist es nicht nur notwendig, das Zündsystem vor dem Entzünden gegen das Eindringen von Feuchtigkeit zu schützen, sondern auch während des Abbrennens davor zu bewahren, dass bei einer Zerstörung der Ringhülse Wasser mit der brennenden Thermitmischung in Berührung kommt und diese abkühlt oder zum Erlöschen bringt, bevor die nötige Wärme zum Erzeugen der Sollbruchstelle erreicht ist. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Thermitmischung beim Abbrennen ihr Volumen stark vermindert und, jedenfalls bei geneigten Ankern, am jeweils unteren Ende der Ringhülse zusammenläuft. Dadurch besteht die Gefahr, dass ein Teil der glühend-flüssigen Thermitmischung durch den Ringraum zwischen dem Zugglied und der Ringhülse nach unten in den Boden abfliesst und der Rest der Mischung nicht ausreicht, um das Zugglied so weit anzuschmelzen, dass es mit Sicherheit an der Sollbruchstelle getrennt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art so weiterzubilden, dass auch bei Verpressankern im Grundwasser mit Sicherheit ein Durchtrennen an der vorgegebenen Sollbruchstelle ermöglicht wird.

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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, dass die Ringhülse aus einem Aussenrohr mit mindestens einem das Zugglied bzw. ein Einzelelement des Zuggliedes aufnehmenden Innenrohr besteht und dass der zwischen Aussenrohr und Innenrohr gebildete Hohlraum stirnseitig durch Deckel abgeschlossen ist, die im Abstand von den Enden des Aussenroh-res angeordnet sind, wobei die so gebildeten stirnseitig offenen Hohlräume durch Pfropfen aus einem feuerfesten erhärtenden Material ausgefüllt sind.

Das Zündsystem besteht zweckmässig aus einem in eine längliche Patrone eingeschlossenen, sich schlagartig entzündenden und mit hoher Temperatur rasch verbrennenden Material, in das eine Zündpille aus pyrotechnischem Material eingebettet ist, die mit einer mit elektrischem Strom beaufschlagbaren Zündleitung in unmittelbarer Berührung steht. Das in die Patrone eingeschlossene Material des Zündsystens ist zweckmässig eine Mischung aus Kupfer- und Thermitpulver.

Das Aussenrohr ist zweckmässig am luftseitigen Ende mit einem Ansatzrohr verbunden, das dichtend an ein das Zugglied im Bereich der freien Stahllänge umgebendes Hüllrohr angeschlossen ist. Das Aussenrohr und/oder das Innenrohr bzw. die Innenrohre bestehen zweckmässig aus Metall; ebenfalls besteht auch das Ansatzrohr zweckmässig aus Metall und ist mit dem Aussenrohr verschweisst. Das das Zugglied im Bereich der freien Stahllänge umgebende Hüllrohr besteht zweckmässig aus Kunststoff.

Die Zündleitung ist vorteilhaft im Bereich der freien Stahllänge in einem Hüllrohr angeordnet, das bis in den Pfropfen am luftseitigen Ende des Aussenrohres hineinreicht. Die Zündleitung kann über einen Teil ihres Verlaufs unmittelbar in das Material der Pfropfens eingebettet sein.

Der Vorteil der Erfindung besteht einmal darin, dass durch die zusätzlich zu den stirnseitigen Deckeln der Ringhülse vorgesehenen Pfropfen aus feuerfestem, erhärtendem Material, z.B. Beton, ein Durchschmelzen der Deckel weitgehend vermieden bzw. auch bei einem Anschmelzen der Dek-kel verhindert wird, dass die glühendflüssige Thermitmischung nach unten abläuft. Selbst wenn ein Teil der Mischung in den verhältnismässig engen Ringraum zwischen dem Zugglied bzw. einem Teil des Zuggliedes und dem dieses umgebenden Innenrohres eindringen sollte, bewirkt die Länge der Pfropfens, dass das Material rasch erkaltet und so diesen Ringraum verstopft.

Durch die besondere Ausbildung des Zündsystems, insbesondere die Auswahl eines sich möglichst schlagartig entzündenden und mit hoher Temperatur rasch verbrennenden Materials, z.B. einer Kupfer-Thermit-Mischung, wird erreicht, dass die Thermitfüllung der Ringhülse rasch entzündet und schnell verbrannt wird. Die Kupfer-Thermit-Mischung des Zünders verbrennt nach schlagartiger Entzündung bei etwa 1900 °C; da die Entzündungstemperatur von Thermit bei etwa 1000 °C liegt, ist somit eine rasche Verbrennung des Thermits gewährleistet und wird verhindert, dass nach dem Verbrennen der Innenrohre Grundwasser in den Brandsatz eindringt. Der Zünder aus einer Kupfer-Thermit-Mischung ist zweckmässig in einer länglichen Patrone untergebracht, die sich über einen möglichst grossen Bereich der Länge der Ringhülse erstreckt, so dass auch hierdurch ein rasches Entzünden des Thermitpulvers erreicht wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Verpressanker,

Figur 2 einen Längsschnitt durch eine mit aluminothermi-schem Gemisch gefüllte Ringhülse in grösserem Massstab,

Figur 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in

Figur 2 und

Figur 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Figur 2.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Verpressanker mit einem Stahlzugglied 1, z.B. einer Stahldrahtlitze, das in ein Bohrloch 2 eingesetzt ist. Im unteren Teil des Bohrloches 2 ist durch Einpressen von erhärtendem Material, z.B. Zementmörtel, ein Verpresskörper 3 gebildet. Im Verpress-körper 3 ist das Zugglied 1 über seine Verankerungslänge Lv verankert. Über den übrigen Bereich seiner Gesamtlänge, nämlich den Bereich der freien Stahllänge Lßt ist das Zugglied 1 frei dehnbar und an der Luftseite z.B. zur Sicherung einer Baugrubenwand 4 mittels einer Verankerung 5 verankert, die nicht Gegenstand der Erfindung ist. Über den Bereich der freien Stahllänge Lrst ist das Zugglied 1 durch eine Umhüllung gegen Korrosion geschützt; das Bohrloch kann in diesem Bereich auch verfüllt werden.

Im Bereich des Überganges von der Verankerungslänge Lv zur freien Stahllänge LfSt ist in den Verpresskörper 3 eine Vorrichtung 6 eingebettet, mittels der durch Wärmeeinwirkung auf das Zugglied 1 eine Sollbruchstelle geschaffen werden kann, an der das Zugglied 1 durchbrennbar ist, so dass sein sich über den Bereich der freien Stahllänge LrSt erstreckender Teil aus dem Bohrloch 2 herausgezogen werden kann. Ein Ausführungsbeispiel für eine solche Vorrichtung zur Bildung einer Sollbruchstelle ist in den Figuren 2 bis 4 im Längs- und Querschnitt dargestellt.

Die Vorrichtung 6 ist im dargestellten Beispiel als Ringhülse aus einem Aussenrohr 7 aus Stahl ausgebildet, das stirnseitig durch zwei Deckel 8 bzw. 9 abgeschlossen ist. Die Dek-kel 8 bzw. 9 befinden sich jeweils im Abstand a bzw. b von den Enden des Aussenrohres 7. Das Zugglied 1 ist im gezeigten Beispiel mehrteilig ausgebildet, und zwar aus drei Einzelelementen 1'. Deshalb sind innerhalb des Aussenrohres 7 drei Innenrohre 10 angeordnet, .welche die Deckel 8 bzw. 9 in entsprechenden Bohrungen durchdringen und in denen jeweils eines der Einzelelemente 1' verläuft. Die Innenrohre 10 sind etwas länger als das Aussenrohr 7 und reichen an beiden Enden darüber hinaus.

Um eine Abdichtung zu dem das Zugglied 1 im Bereich der freien Stahllänge LfSt umgebenden Hüllrohr 11 aus Kunststoff, z.B. Polyäthylen, zu ermöglichen, ist in das Aussenrohr 7 an seinem luftseitigen Ende ein Ansatzrohr 12 gesteckt und mit dem Aussenrohr 7 durch Schweissraupen 13 verbunden. In seinem aus dem Aussenrohr 7 herausragenden Teil ist das Ansatzrohr 12 mit Schikanen 14, z.B. ringförmig aufgebrachten Schweissraupen versehen, so dass in diesem Bereich durch von aussen angebrachte Schellen oder Spannbänder ein dichter Sitz herbeigeführt werden kann.

Der zwischen der Innenwand des Aussenrohres 7 und den Aussenwänden der Innenrohre 10 gebildete Hohlraum 15 ist mit einem aluminothermischen Gemisch, z.B. Thermit,

gefüllt. In dieses Gemisch ist eine längliche Patrone 16 eingebettet, die eine Kupfer-Thermit-Mischung enthält. In die Kupfer-Thermit-Mischung ist eine Zündpille 17 eingebaut, wie sie beispielsweise bei Sprengladungen verwendet wird. Zu dieser Zündpille 17 führt eine Zündleitung 18, die durch eine entsprechende Bohrung in dem Deckel 9 nach aussen geführt und zum mechanischem Schutz in einem Hüllrohr 19 aus Kunststoff verlegt ist.

Die durch die Zurücksetzung der Deckel 8 bzw. 9 gegenüber den stirnseitigen Enden des Aussenrohres 7 gebildeten Hohlräume sind durch Pfropfen 20 bzw. 21 aus Beton ausgefüllt. Dabei erstreckt sich der Pfropfen 21 am luftseitigen Ende der Vorrichtung 6, der innerhalb des Ansatzrohres 12 liegt, noch über das stirnseitige Ende des Aussenrohres 7 hinaus. In den Pfropfen 21 ist auch das Hüllrohr 19 zum Schutz der Zündleitung 18 eingebettet, die, um eine möglichst voll5

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ständige Abdichtung gegen von aussen eindringende Flüssigkeit zu erreichen, über eine geringe Strecke unmittelbar in den Beton des Pfropfens 21 eingebettet ist.

Die Ringhülse 6 kann mit dem Zugglied 1 gleichzeitig in das Bohrloch 2 eingeführt werden; sie beansprucht in radialer Ausdehnung nur wenig mehr Platz als das Zugglied selbst, enthält aber schon von vornherein alle für die spätere Reaktion und die Bildung einer Sollbruchstelle notwendigen Vorkehrungen. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Zündleitung 18 wird die Zündpille 17 entzündet und das in der Patrone 16 enthaltene Kupfer-Thermit-Gemisch zur

Reaktion gebracht. Dieses Gemisch entzündet sich schlagartig und verbrennt sich bei einer sehr hohen Temperatur. Dadurch wird auch das den übrigen Teil des Hohlraums 15 ausfüllende Thermit zur raschen Reaktion gebracht, das in 5 kurzer Zeit zuverlässig eine Sollbruchstelle bildet. Je nach Neigungswinkel des Ankers wird die glühendflüssige Mischung durch den Pfropfen 20 oder 21 am Auslaufen gehindert. Die Pfropfen bilden aber auch eine zuverlässige Abdichtung gegen eindringendes Grundwasser während des io Zeitraums, bis das Zündsystem gebraucht wird.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Vorrichtung zum Trennen des Zugglieds eines vorgespannten Verpressankers durch Bilden einer Sollbruchstelle, aus einer das Zugglied im Bereich der zu bildenden Sollbruchstelle umschliessenden Ringhülse, die mit einem alumi-nothermischen Reaktionsgemisch gefüllt ist, in das ein auf elektrischem Wege auslösbares Zündsystem eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringhülse (6) aus einem Aussenrohr (7) mit mindestens einem Zugglied (1) bzw. ein Einzelelement (1') des Zuggliedes (1) aufnehmenden Innenrohr (10) besteht und dass der zwischen Aussenrohr (7) und Innenrohr (10) gebildete Hohlraum (15) stirnseitig durch Dek-kel (8,9) abgeschlossen ist, die im Abstand (a bzw. b) von den Enden des Aussenrohres (7) angeordnet sind, wobei die so gebildeten stirnseitig offenen Hohlräume durch Pfropfen (20, 21) aus einem feuerfesten, erhärtenden Material ausgefüllt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündsystem aus einem in eine längliche Patrone (16) eingeschlossenen, sich schlagartig entzündenden und mit hoher Temperatur rasch verbrennenden Material besteht, in das eine Zündpille (17) aus pyrotechnischem Material eingebettet ist, die mit einer mit elektrischem Strom beaufschlagbaren Zündleitung (18) in unmittelbarer Berührung steht.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Patrone (16) eingeschlossene Material des Zündsystems eine Mischung aus Kupfer- und Thermit-Pulver ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussenrohr (7) am luftseitigen Ende mit einem Ansatzrohr (12) verbunden ist, das dichtend an ein das Zugglied (1) im Bereich der freien Stahllänge umgebendes Hüllrohr (11) angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussenrohr (7) und/oder das Innenrohr (10) bzw. die Innenrohre (10) aus Metall bestehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansatzrohr (12) aus Metall besteht und mit dem Aussenrohr (7) verschweisst ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das das Zugglied (1) im Bereich der freien Stahllänge umgebende Hüllrohr (11) aus Kunststoff besteht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündleitung (18) im Bereich der freien Stahllänge in einem Hüllrohr (19) angeordnet ist, das bis in den Pfropfen (21) am luftseitigen Ende des Aussenrohres (7) hineinreicht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündleitung (18) über einen Teil ihres Verlaufs unmittelbar in das Material des Pfropfens (21) eingebettet ist.