DE10000844A1

DE10000844A1 - Verfahren zum Verankern eines Betondeckels auf einem Betoncontainer und ein dazu geeigneter Ankerbolzen

Info

Publication number: DE10000844A1
Application number: DE2000100844
Authority: DE
Inventors: Hans-Willi Landsknecht; Wolfgang Vos; Georg Bruckmann; Armin Biermann
Original assignee: SIEMPELKAMP GUSS und ANLAGENTE
Current assignee: SIEMPELKAMP GUSS und ANLAGENTE
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2000-01-12
Publication date: 2001-08-02
Anticipated expiration: 2020-01-13
Also published as: DE10000844C2

Abstract

Es handelt sich um ein Verfahren und einen Ankerbolzen zum Verankern eines Betondeckels auf einem Betoncontainer, wonach in containerseitige Bohrlöcher Verbundanker eingeführt, anschließend in diese Bohrlöcher Ankerbolzen eingetrieben und nach dem Aushärten der Verbundanker auf die in Bohrlochaufweitungen deckelseitiger Bohrlöcher vorkragenden Ankerbolzen Schraubenmuttern montiert und mit einem vorgegebenen Drehmoment angezogen werden. Die speziell ausgebildeten Ankerbolzen zeichnen sich durch eine kombinierte Schub- und Zugkraftübertragung aus, so dass die damit hergestellte Deckelverankerung behördlich vorgeschriebene Fallteste einwandfrei übersteht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verankern eines Betondeckels auf einem Betoncontainer. - Im Rahmen der Erfindung kann es sich bei dem Betoncontainer um einen Normalbeton (NBC)-, Schwerbeton (SBC)- oder Granulat betoncontainer (GBC) der Betonklasse B 35 und mit Baustahl gewebe bzw. -stabstahl der Güte BSt 500/550 handeln. Das Gleiche gilt für den Betondeckel.

Es ist bekannt, Betondeckel auf Betoncontainern mittels sog. Krückstöcke zu verankern, die am Betondeckel mit einem Gewinde verschraubt und in Vergussbeton formschlüssig durch die Aufspreizung des Endbereichs vergossen werden. Der Betoncontainer und insbes. die Deckelanbindung an den Containerkörper müssen so konstruiert und ausgelegt sein, dass ein Fall des Betoncontainers aus 0,9 m Höhe auf die Deckelkante in der Weise überstanden wird, dass der Betondeckel weiterhin zug- und schubfest mit dem Betoncontainer verbunden bleibt und nach dem Fall kein Inhalt nach außen gelangen kann. - Bei den bekannten Ausführungsformen wird jedoch beim Falltest aus 0,9 m Höhe auf die Deckelkante der Betondeckel von dem Betoncontainer getrennt, da die Krückstockverankerungen abscheren und auch die Gewindeverschraubungen häufig nicht ausreichend sind - wie die Praxis gezeigt hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, wonach sich ein Betondeckel auf einem Betoncontainer unter Verwirklichung einer zug- und schubfesten Verbindung in einfacher und funktionsgerechter Weise derart befestigen lässt, dass die Deckelanbindung den Falltest aus 0,9 m Höhe einwandfrei übersteht.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung ein Verfahren zum Verankern eines Betondeckels, insbes. Stahlbeton deckels, auf einem Betoncontainer, insbes. Stahlbeton container, wonach in den Betondeckel und in die Containerwände in vorgegebener Verteilung fluchtende Bohrlöcher eingebracht, dann in die containerseitigen Bohrlöcher Verbundanker eingeführt, anschließend in die Bohrlöcher Ankerbolzen zur Verteilung, Durchmischung und Verdichtung der Verbundankerkomponenten schlagend/drehend eingetrieben und nach dem Aushärten der Verbundanker komponenten auf die in Bohrlochaufweitungen der deckelseitigen Bohrlöcher vorkragenden Ankerbolzen Schraubenmuttern mit ggf. Unterlegscheiben montiert und die Schraubenmuttern mit einem vorgegebenen Drehmoment angezogen werden. - Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, dass eine zug- und schubfeste Verbindung des Betondeckels mit dem Betoncontainer unabhängig von einer Verfüllung mit Füllbeton erreicht wird. Das gilt selbst für Schwerbetoncontainer des Typs IV. Tatsächlich wird nach Lehre der Erfindung der Betondeckel mit dem Betoncontainer mittels der Ankerbolzen derart verdübelt und verschraubt, dass die Deckelverankerung infolge einer Kombination von Schub- und Zugkraftübertragung einen Fall aus 0,9 m Höhe auf die Deckelkante, wie es beispielsweise für Endlager gefordert wird, einwandfrei übersteht, so dass keine Inhalte nach außen gelangen können. Lokale Beschädigungen wie beispielsweise Betonabbrüche sind ohnehin in begrenztem Umfang zugelassen.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. So werden die Bohrlöcher zweckmäßigerweise bei auf dem Betoncontainer aufgesetztem und ausgerichtetem Betondeckel in den Betondeckel und in die Containerwände eingebracht. Das geschieht vorzugsweise in einem Kern bohrverfahren mit z. B. Diamantbohrkronen und Wasser kühlung. Das Kernbohrverfahren wird eingesetzt, um eine saubere Bohrlochwandung zu erhalten. Das ist speziell für den Einsatz der Ankerbolzen vorteilhaft. - Nach dem Trocknen werden die Bohrlöcher zweckmäßigerweise gereinigt, und zwar im Wege eines Absaugens oder Ausblasens. Die Verbundanker werden erfindungsgemäß mit einem Hilfswerkzeug in die containerseitigen Bohrlöcher eingeführt. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Verbundanker - bei denen es sich um Patronen, z. B. Mörtelpatronen, mit einer 3-Komponentenfüllung handelt - vor dem Setzen der Ankerbolzen zerstört werden. Ferner empfiehlt die Erfindung, dass die Ankerbolzen bis zum Bohrlochgrund der containerseitigen Bohrlöcher eingetrieben werden, z. B. mittels einer Schlagbohrmaschine, die sich unter Andruck abschaltet. Nach der Montage der Ankerbolzen werden die evtl. über die Deckelebene vorstehenden Gewindelängen der Ankerbolzen abgetrennt, so dass aus dem Betondeckel kein Bolzenteil mehr herausragt.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Ankerbolzen, der für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet ist. Dieser Ankerbolzen ist gekennzeichnet durch einen in das jeweils containerseitige Bohrloch einsetzbaren Verankerungsabschnitt, einen sich an den Verankerungsabschnitt anschließenden und die Deckelfuge zwischen dem Betoncontainer und dem Betondeckel überbrückenden Scherabschnitt und einen sich an den Scherabschnitt anschließenden und in die deckelseitige Bohrlochaufweitung vorkragenden Gewindeabschnitt. Dabei weist der Scher abschnitt einen größeren Bolzenquerschnitt als die übrigen Bolzenabschnitte auf und ist als Schaft ausgebildet. Auf diese Weise werden im Bereich der Deckelfuge die Scherkräfte infolge des größeren Bolzenquerschnitts übertragen, während im Bereich des Verankerungsabschnittes und Gewindeabschnittes eine Zugkraftübertragung mittels eines bauaufsichtlich zugelassenen und handelsüblichen 3-Komponenten-Klebemörtels als Verbundanker erfolgt. Tatsächlich zeichnet sich der erfindungsgemäße Ankerbolzen durch die Kombination einer Schub- und Zugkraftübertragung aus, erfüllt also in einem Schub- und Zugfunktion. Dabei kann der Verankerungsabschnitt eine aufgerauhte Oberfläche, z. B. geriffelte Oberfläche aufweisen oder auch als Gewindeabschnitt ausgeführt sein, um einen echten Verbund mit dem Verbundanker in den behälterseitigen Bohrlöchern zu erreichen. Ferner kann zumindest zwischen dem Veran kerungsabschnitt und dem Scherabschnitt eine Sollbruch stelle, z. B. Einschnürung vorgesehen sein. Eine solche Sollbruchstelle bzw. Einschnürung kann sich auch zwischen dem schaftartigen Scherabschnitt und dem deckelseitigen Gewindeabschnitt befinden. Infolge der kraftübertragenden Gewindelängen ist unter Berücksichtigung der Anforderungen einer bauaufsichtlichen Zulassung gewährleistet, dass bei Überlastung der Deckelverankerung bzw. Ankerverbindung ein Bruch des Ankerbolzens im Bereich einer Sollbruchstelle eintritt, bevor die Klebeverankerung im Bereich des Verbundankers zum Beton hin versagt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Stahlbeton container mit einem Stahlbetondeckel,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt im Bereich einer Deckel verankerung vor dem Abtrennen einer über die Deckelebene vorstehenden Gewindelänge des Anker bolzens,

Fig. 4 einen Ankerbolzen für den Gegenstand nach Fig. 1 und

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Gegenstand nach Fig. 4.

In den Figuren ist ein Stahlbetoncontainer 1 mit einem Stahlbetondeckel 2 gezeigt. Die Außenabmessungen des Stahlbetoncontainers 1 betragen nach dem Ausführungs beispiel 3.000 × 1.700 × 1.400 mm. Die Außenabmessungen des Betondeckels 2 betragen nach dem Ausführungsbeispiel 3.000 × 1.700 × 220. In dem Stahlbetoncontainer 1 sind andeutungsweise Fässer 3 gelagert. Die Verankerung des Stahlbetondeckels 2 auf dem Stahlbetoncontainer 1 ist mittels zehn Ankerbolzen 4 erfolgt. Jeder Ankerbolzen 4 weist einen in ein containerseitiges Bohrloch 5 einsetzbaren Verankerungsabschnitt 4a, einen sich an diesen Verankerungsabschnitt 4a anschließenden und die Deckelfuge 6 zwischen dem Stahlbetoncontainer 1 und dem Stahlbetondeckel 2 überbrückenden, als Schaft ausgebildeten Scherabschnitt 4b und einen sich an den Scherabschnitt 4b anschließenden und in eine deckelseitige Bohrlochaufweitung 7 vorkragenden Gewindeabschnitt 4c auf. Nach dem Ausführungsbeispiel weist der Scherabschnitt 4b einen größeren Bolzenquerschnitt von beispielsweise 28 mm Durchmesser als die übrigen Bolzenabschnitte von beispielsweise 24 mm Durchmesser bzw. M24 auf. Der Ver ankerungsabschnitt 4a ist nach dem Ausführungsbeispiel ebenfalls als Gewindeabschnitt ausgeführt. Zwischen dem Verankerungsabschnitt 4a und dem Scherabschnitt 4b ist eine Sollbruchstelle 8, nämlich Einschnürung vorgesehen. Eine solche Einschnürung ist auch zwischen dem Scherabschnitt 4b und dem deckelseitigen Gewindeabschnitt 4c als Sollbruchstelle 8 vorgesehen. Auf jeden Ankerbolzen 4 bzw. dessen deckelseitigen Gewindeabschnitt 4c ist eine Schraubenmutter 9 mit einer Unterlegscheibe 10 montiert. Die Schraubverbindung wird nach dem Ausführungsbeispiel mit einem Anziehdrehmoment von 200 Nm vorgespannt. Die Verankerung der Ankerbolzen 4 in den containerseitigen Bohrlöchern 5 geschieht jeweils mittels eines 3-Kompo nenten-Klebemörtels als Verbundanker 11, der durch den eingetriebenen Ankerbolzen 4 verteilt, durchgemischt und verdichtet worden ist.

Daten für den statischen Nachweis Container-Massen

Masse des vollen Stahlbetoncontainers m = 20.000 kg
Masse des leeren Stahlbetoncontainers m_L

= 13.000 bis 14.000 kg inkl. Stahlbetondeckel
Masse des Stahlbetondeckels m_D

= ~ 3.500 kg

Ankerbolzen

Deckelverankerung: 10 Ankerbolzen ∅28/M24, Festigkeits klasse

10.9

Werkstoff der Ankerbolzen: Vergütungsstahl

42

CrMo

4

V
Zugfestigkeit R_m

= 1.000 N/mm²

Schubfestigkeit τ_m

= R_m

/√3 = 1.000/√3 = 577 N/mm²

Zug-Querschnitt ΣA_S

= 10 × 353 mm²

= 3.530 mm²

Schub-Querschnitt ΣA = 10 × π × ∅28²

/4 = 6.157 mm²

Statischer Nachweis Holzen-Bruchlasten aller 10 Ankerbolzen

Zug-Bruchlast F_m

= R_m

x ΣA_S

= 1.000 × 3.530 = 3,53 . 10⁶

N
Schub-Bruchlast S_m

= τ_m

× ΣA = 577 × 6.157 = 3,55 . 10⁶

N

Das sind die ertragbaren Lasten der Verankerung des Stahlbetondeckels 2 am Stahlbetoncontainer 1.

Mit dem formelmäßigen Zusammenhang zwischen Kraft und Beschleunigung (im vorliegenden Fall Verzögerung und folglich negative Beschleunigung) können die ertragbaren maximalen Verzögerungswerte des Stahlbetoncontainers 1 beim Aufprall als Vielfaches der Erdbeschleunigung g ermittelt werden.

Eigenlast

F_E

[N] = m[kg] × g[m/s²

] = 20.000 kg × 9,81 m/s²

= 196.200 N

Bruchlast

F_m

[N] bzw. S_m

[N] = m[kg] × b_max

[m/s²

]

max. Verzögerung

b_max

= g[m/s²

] × F_m

(S_m

)/F_E

= g × 3,55 . 10⁶

/196.200 = 18 g

Das bedeutet rechnerisch, dass die Deckelverbindung mit zehn Spezialankern ∅28/M24, Festigkeitsklasse 10.9, bei einem Aufprall des Stahlbetoncontainers mit einer maximalen Verzögerung bis zu 18 g standhält.

Claims

1. Verfahren zum Verankern eines Betondeckels, insbes. Stahlbetondeckels, auf einem Betoncontainer, insbes. Stahlbetoncontainer, wonach in den Betondeckel und in die Containerwände in vorgegebener Verteilung fluchtende Bohrlöcher eingebracht, dann in die containerseitigen Bohrlöcher Verbundanker eingeführt, anschließend in die Bohrlöcher Ankerbolzen zur Verteilung, Durchmischung und Verdichtung der Verbundankerkomponenten schlagend/drehend eingetrieben und nach dem Aushärten der Verbundanker komponenten auf die in Bohrlochaufweitungen der deckelseitigen Bohrlöcher vorkragenden Ankerbolzen Schraubenmuttern mit ggf. Unterlegscheiben montiert und die Schraubenmuttern mit einem vorgegebenen Drehmoment angezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrlöcher bei auf dem Betoncontainer aufgesetztem und ausgerichtetem Betondeckel in den Betondeckel und die Containerwände eingebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrlöcher im Kernbohrverfahren mit z. B. Diamantbohrkronen und Wasserkühlung hergestellt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrlöcher nach dem Trocknen gereinigt werden, z. B. durch Absaugen oder Ausblasen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundanker mit einem Hilfswerkzeug in die containerseitigen Bohrlöcher eingeführt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerbolzen bis zum Bohrlochgrund der containerseitigen Bohrlöcher eingetrieben werden, z. B. mittels einer Schlagbohrmaschine.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass über die Deckelebene vorstehende Gewindelängen der Ankerbolzen abgetrennt werden.

8. Ankerbolzen (4) für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und unabhängig davon, gekennzeichnet durch einen in ein containerseitiges Bohrloch (5) aufsetzbaren Verankerungsabschnitt (4a), einen sich an den Verankerungsabschnitt (4a) anschließenden und die Deckelfuge (6) überbrückenden Scherabschnitt (4b) und einer sich an den Scherabschnitt (4b) anschließenden und in eine deckelseitige Bohrlochaufweitung (7) vorkragenden Gewindeabschnitt (4c).

9. Ankerbolzen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Scherabschnitt (4b) einen größeren Bolzenabschnitt als die übrigen Bolzenabschnitte aufweist.

10. Ankerbolzen nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, dass der Verankerungsabschnitt (4a) eine aufgerauhte Oberfläche, z. B. geriffelte Oberfläche aufweist oder als Gewindeabschnitt ausgeführt ist.

11. Ankerbolzen nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen dem Verankerungs abschnitt (4a) und dem Scherabschnitt (4b) eine Sollbruchstelle (8), z. B. Einschnürung vorgesehen ist.

12. Ankerbolzen nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Scherabschnitt (4b) und dem deckelseitigen Gewindeabschnitt (4c) eine Sollbruch stelle (8), z. B. Einschnürung vorgesehen ist.