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Die
Erfindung betrifft einen Spreizanker nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Im
Bereich der Bautechnik stellt sich häufig die Aufgabe, Lasten in
Bauteile wie Beton oder Stahlbeton einzuleiten. Hierzu sind diverse
Befestigungsmittel bekannt, die je nach ihrem Mechanismus und der
Art der Kraftübertragung
eingeteilt werden können.
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Bekannt
sind beispielsweise so genannte Spreizanker. Die vorliegende Erfindung
bezieht sich vorzugsweise auf Metallspreizanker bzw. Hinterschnitt-Metallspreizanker
zur Übertragung
höherer Lasten
in Beton- und Stahlbetonbauteile.
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Die
bekannten Spreizanker weisen einen Ankerbolzen mit einem Schraubengewinde
an einem hinteren und einem Spreizkonus an einem vorderen Ende auf.
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Der
Ankerbolzen mit dem Spreizkonus kann als Ankergrundteil bezeichnet
werden. Auf den Ankerbolzen ist eine Spreizhülse aufgesetzt, die üblicherweise
durch Längsschlitze
in Spreizzungen unterteilt ist. Durch Aufschieben auf den Spreizkonus wird
die Spreizhülse
aufgespreizt und verankert dadurch den Spreizanker in einem Bohrloch.
Das Aufspreizen erfolgt bei den bekannten Spreizankern durch Aufschrauben
und Anziehen einer Mutter auf das Schraubengewinde des Ankerbolzens.
Die Mutter drückt
unmittelbar oder mittelbar über
eine zwischen der Mutter und der Spreizhülse auf den Ankerbolzen aufgesetzte
Hülse gegen
die Spreizhülse, schiebt
dadurch die Spreizhülse
auf den Spreizkonus und spreizt die Spreizhülse auf.
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Bei
Spreizankern erfolgt die Verankerung durch Aufspreizen einer Hülse. Dabei
werden hohe Spreizkräfte
geweckt, die nachteilig hohe Spannungen konzentriert im Ankergrund
hervorrufen. Beim Verspreizen wird eine geringe Verformungsmulde
im Ankergrund erzeugt, so dass äußere Zugkräfte über eine
Kombination von Reibung und geringe mechanische Verzahnung übertragen
werden. Nachteilig an den kraftschlüssigen Ankern ist, dass der
Anpressdruck bei der Entstehung von Rissen im Ankergrund nachlässt und
damit die Ankerkraft abnimmt. Diese Spreizanker haben also den Nachteil,
dass sie kein Nachspreizverhalten aufweisen, so dass sie sich bei einer
Bohrlocherweiterung beispielsweise durch Rissbildung lockern und
lösen können.
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Bei
Hinterschnitt-Spreizankern wird dagegen eine Verzahnung des Spreizankers
mit dem Ankergrund angestrebt. Hierfür wird die zylindrische Befestigungsbohrung
an einer bestimmten Stelle in einer definierten Form aufgeweitet.
Dies kann durch ein spezielles Bohrverfahren oder durch den Spreizanker
selbst erfolgen. Der Spreizanker verspreizt sich dann in dieser
Aufweitung in der Befestigungsbohrung. Auch hier werden hohe Spreizkräfte geweckt, die
nachteilig hohe Spannungen konzentriert im Beton hervorrufen. Hinterschnitt-Spreizanker
verursachen insbesondere im Bereich der Hinterschneidung große Spannungszustände im Ankergrund.
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Die
Versagensarten für
Befestigungsmittel dieser Art, insbesondere in Beton, bei zentrischer Zugbeanspruchung
sind Herausziehen, Ankergrund- bzw. Betonausbruch, Spalten des Ankergrunds
bzw. des Betons oder Bruch der Stahlteile.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen Spreizanker zu schaffen, der möglichst geringe Spannungszustände im Ankergrund
hervorruft und ein sicheres Tragverhalten auch im gerissenen Ankergrund
zeigt.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Spreizanker nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 durch die kennzeichnenden Merkmale der Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
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Der
gattungsgemäße Spreizanker
ist in eine Befestigungsbohrung einbringbar und umfasst ein Ankergrundteil
aus einem Ankerbolzen mit einem Schraubengewinde am hinteren und
einem Spreizkonus am vorderen Ende. Weiterhin umfasst der Spreizanker
eine Spreizhülse,
die axial verschieblich auf dem Spreizkonus aufgesetzt ist und durch
Längsschlitze
in Spreizzungen unterteilt ist. Man könnte auch sagen, dass das Ankergrundteil
in die Spreizhülse
eingebracht ist, derart, dass die Spreizhülse auf dem Spreizkonus aufliegt.
Die Spreizhülse
ist dadurch, dass der Spreizkonus in die Spreizhülse eingezogen werden kann,
aufspreizbar. Dadurch ist der Spreizanker in der Befestigungsbohrung
verankerbar. Zum Einziehen ist eine Mutter vorgesehen, die auf das
Schraubengewinde des Ankerbolzens aufschraubbar und anziehbar ist.
Damit der Spreizkonus in die Spreizhülse eingezogen werden kann,
ist zwischen der Mutter und der Spreizhülse eine weitere Hülse auf
den Ankerbolzen aufgesetzt.
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Erfindungsgemäß ist die
weitere Hülse
nun nach Art einer Schraube mit einem Außengewinde und mit einem Schraubkopf
an ihrem zur Mutter weisenden Ende ausgebildet. Die weitere Hülse ist
also quasi eine Schraube die in Achsrichtung eine Bohrung aufweist,
durch die der Ankerbolzen geführt wird.
Der Spreizkonus wird hierbei weiterhin in bekannter Weise durch
Aufschrauben und Anziehen der Mutter auf das Schraubengewinde des
Ankerbolzens in die Spreizhülse
eingezogen, wodurch die besagte Verankerung erfolgt. Die Mutter
liegt hierbei auf dem Schraubkopf auf.
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Die
Verankerung des erfindungsgemäßen Spreizankers
erfolgt nun aber wie folgt: Zunächst wird
der Spreiz-Anker mittels der nach Art einer Schraube ausgebildeten
Hülse in
die Befestigungsbohrung eingeschraubt, wobei das Außengewinde
in die Wandung der Befestigungsbohrung einschneidet und den Spreizanker
kraftschlüssig
in der Befestigungsbohrung befestigt. Anschließend wird die Mutter auf das
Schraubengewinde des Ankerbolzens aufgeschraubt und angezogen, so
dass der Spreizkonus des Ankerbolzens in die Spreizhülse eingezogen
wird. Dadurch werden die Spreizzungen der Spreizhülse gegen
die Wandung der Befestigungsbohrung gespreizt, so dass der Spreizanker
zusätzlich
verankert wird.
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Durch
den erfindungsgemäßen Spreizanker wird
erreicht, dass nur geringe konzentrierte Spannungszustände im Ankergrund
hervorgerufen werden, da die Einleitung der Last in den Ankergrund über die
Schraubverbindung der nach Art einer Schraube ausgebildeten weiteren
Hülse sowie
durch die gespreizte Spreizhülse
gleichmäßig über die
Länge des
Spreizankers erfolgt. Durch die gespreizte Spreizhülse wird
dabei außerdem
ein sicheres Tragverhalten auch im gerissenen Ankergrund gewährleist,
da der erfindungsgemäße Spreizanker
ein Nachspreizverhalten zeigt. Das heißt, auch beim Öffnen des
Risses im Ankergrund sorgt eine am An kerbolzen angreifende Zugkraft
dafür,
dass die Spreizhülse
nachgespreizt wird und der Spreizanker sicher in der Befestigungsbohrung
gehalten wird. Andererseits wird durch die Schraubverbindung erreicht, dass
die die Einleitung der Last in den Ankergrund nicht nur im Bereich
der Spreizhülse
erfolgt, sondern auch im Bereich der Verschraubung. Dadurch wird die
Gefahr eines Ankergrundausbruchs verringert.
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Die
Bemessungen und Materialien des Spreizankers, insbesondere die Bemessung
und die Ausbildung des Außengewindes,
sind abhängig
vom jeweiligen Einsatzbereich und entsprechend vorgebbar. Handelt
es sich bei dem Ankergrund beispielsweise um Beton, so sollte die
Hülse nach
Art einer Betonschraube ausgebildet sein.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Spreizhülse und
die nach Art einer Schraube ausgebildete Hülse vorzugsweise stoffschlüssig miteinander
verbunden sind. Spreizhülse
und die nach Art einer Schraube ausgebildete Hülse bilden also erfindungsgemäß nur ein
Teil, wodurch die Handhabung des Spreizankers einfacher und eine verbesserte
Kraftübertragung
beim Anziehen der Mutter erreicht wird.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass der Spreizanker ein Hinterschnitt-Anker ist.
Dadurch wird erfolgreich die formschlüssige Verbindung der aufgespreizten
Spreiz hülse
im Ankergrund mit der kraftschlüssigen
Verbindung der Schraubverbindung verknüpft, so dass ein sicheres Tragverhalten
des Spreizankers in der Befestigungsbohrung gewährleistet ist.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Spreizzungen
derart ausgebildet sind, dass diese beim Einziehen des Spreizkonus
in die Spreizhülse
aufgespreizt werden und bei weiterem axialen Einziehen des Spreizkonus
entsprechend der Konizität
des Spreizkonus so weit aufschwenken, dass an der Außenseite
ihrer freien Enden gebildeten Schneidkanten in die Wandung der Befestigungsbohrung
einschneiden und in diesem Bereich dann einen Hinterschnitt in der
Befestigungsbohrung bilden. Vorzugsweise ist hierzu die Befestigungsbohrung
zylindrisch ausgebildet. Dadurch wird erreicht, dass auf aufwendige
und komplizierte Bohrungen zur Erzeugung einer Hinterschneidung
verzichtet werden kann. Eine derartige Ausgestaltung der Spreizhülse zeigt
ein optimales Nachspreizverhalten, falls sich die Schraubverbindung
infolge von Rissbildung im Ankergrund lösen sollte.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist der Innendurchmesser der Spreizhülse sowie
der nach Art einer Schraube ausgebildeten Hülse im Wesentlichen gleich
dem bzw. etwas größer als
der Außendurchmesser
des Ankerbolzens. Dadurch ist der Spreizanker besonderst stabil
ausgebildet. Der in die Befestigungs bohrung einzuschraubende Spreizanker
entspricht somit einer massiven Schraube.
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Vorzugsweise
erweitert sich der Spreizkonus in Einbringrichtung kegelstumpfförmig und
schließt dann
kugelförmig
ab. Durch den kugelförmigen
Abschluss wird ein Verkanten des Spreizkonus beim Einschrauben des
Ankerbolzens in die Befestigungsbohrung verhindert.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, dass
in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigen
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1 einen
erfindungsgemäßen Spreizanker
in Seitenansicht a) und in Achsschnitt b),
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2 eine
Spreizhülse
und eine mit dieser stoffschlüssig
verbundene, nach Art einer Schraube ausgebildete Hülse in Seitenansicht
a) und in Achsschnitt b),
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3 ein
Ankergrundteil aus einem Ankerbolzen mit einem Schraubengewinde
am hinteren und einem Spreizkonus am vorderen Ende in Seitenansicht,
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4 den
Spreizanker aus 1 im verankerten Zustand in
Achsansicht und
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5 den
Spreizanker aus 4 im verankerten Zustand in
Achsansicht, jedoch mit einem zu befestigenden Gut.
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In
allen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile.
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In 1 ist
der erfindungsgemäße Spreizanker 10 in
a) in Seitenansicht und in b) in Achsschnitt dargestellt.
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Bei
dem Spreizanker 10 handelt es sich um einen Hinterschnitt-Spreizanker
aus beschichtetem oder nicht rostendem Metall, welcher selbstständig einen
Hinterschnitt in der Befestigungsbohrung erzeugt. Der Spreizanker 10 umfasst
ein so genanntes Ankergrundteil aus einem Ankerbolzen 14 in
Form eines zylindrischen Schafts mit einem Schraubengewinde 16 am
hinteren und einem Spreizkonus 18 am vorderen Ende. Die
Abmessungen des Ankerbolzens 14 sind in Abhängigkeit
der Einsatzbedingungen wählbar.
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Der
Spreizanker 10 umfasst außerdem eine Spreizhülse 20,
die axial verschieblich auf dem Spreizkonus 18 aufgesetzt
ist und durch Längsschlitze 22 in
Spreizzungen 24 unterteilt ist. Die Spreizhülse 20 ist
derart ausgebildet, dass durch Einzie hen des Spreizkonus 18 in
die Spreizhülse 20 die
Spreizzungen 24 aufspreizen. Zur formschlüssigen Verankerung
des Spreizankers 10 in einer Befestigungsbohrung weisen
die Spreizzungen 24 an der Außenseite ihrer freien Enden
Schneidkanten 34 auf, die beim axialen Einziehen des Spreizkonus 18 in
die Spreizhülse 20 in
die Wandung der Befestigungsbohrung 12 einschneiden und
in diesem Bereich dann einen Hinterschnitt bzw. eine formschlüssige Befestigung
in der Befestigungsbohrung 12 bilden.
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Das
Einziehen des Spreizkonus 18 in die Spreizhülse 20 erfolgt
hierbei über
eine Mutter 26, die auf das Schraubengewinde 16 des
Ankerbolzens 14 aufschraubbar und anziehbar ist. Zwischen
Mutter 26 und Spreizhülse 20 ist
zu diesem Zweck eine weitere Hülse 28 auf
den Ankerbolzen 14 aufgesetzt, die vorliegend einteilig
mit der Spreizhülse 20 verbunden
ist und sich über
die Länge
des Schaftes zumindest bis zum Schraubengewinde 14 erstreckt.
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Erfindungsgemäß ist nun
die Hülse 28 nach Art
einer Schraube mit einem Außengewinde 30 und mit
einem Schraubkopf 32 ausgebildet, wobei die Mutter 26 nach
dem Aufschrauben auf das Schraubengewinde 14 auf dem Schraubkopf 32 aufliegt. Selbstverständlich kann
zwischen Mutter 26 und Schraubkopf 32 eine Unterlegscheibe
vorgesehen sein.
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Der
Innendurchmesser der gemeinsamen Hülse aus Spreizhülse 20 und
der weiteren Hülse 28 ist
im nicht verankerten Zustand im Wesentlichen gleich dem bzw. etwas
größer als
der Außendurchmesser
des Schaftes des Ankerbolzens 14.
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Der
Spreizkonus 18 ist in Einbringrichtung kegelstumpfförmig erweitert
und schließt
dann nach Art einer Kugel 36 ab.
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In 2 ist
die Spreizhülse 20 und
die mit dieser stoffschlüssig
verbundene, nach Art einer Schraube ausgebildete Hülse 28 in
a) Seitenansicht und in b) in Achsschnitt dargestellt. Zwecks Vermeidung
von Wiederholungen wird auf die Ausführungen zu 1 verwiesen,
wobei gleiche Bezugsziffern gleiche Bauteile bezeichnen.
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3 zeigt
das Ankergrundteil aus 1 noch einmal separat von Spreizanker 10 in
Seitenansicht. Dargestellt ist der Ankerbolzen 14 aus einem lang
gestreckten, zylindrischen Schaft 38 mit einem Schraubengewinde 16 am
hinteren und einem Spreizkonus 18 am vorderen Ende.
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Auf
diesen Ankerbolzen 14 wird die in 2 dargestellte
einteilige Hülse 20, 28 vom
hinteren Ende des Ankerbolzens 14 aus aufgeschoben. Dadurch,
dass der Innendurchmesser der einteiligen Hülse 20, 28 im
nicht verankerten Zustand im Wesentlichen gleich dem bzw. etwas
größer als
der Außendurchmesser
des Schaftes 38 des Ankerbolzens 14 ist, ist der
Spreizanker 10 äußerst stabil
ausgebildet. Ein Durchrutschen der auf den Ankerbolzen 14 aufgeschobenen
Hülse 20, 28 wird
durch den am vorderen Ende des Ankerbolzens 14 ausgebildeten Spreizkonus 18 verhindert.
Zur Fertigstellung des erfindungsgemäßen Spreizankers 10 wird
schließlich noch
die Mutter 26 auf das Schraubengewinde 16 des
Ankerbolzens 14 aufgeschraubt. Der erfindungsgemäße Spreizanker 10 ist
dann einsatzbereit.
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In 4 ist
der erfindungsgemäße Spreizanker 10 aus 1 im
verankerten Zustand in Achsansicht dargestellt. Zwecks Vermeidung
von Wiederholungen wird zur Beschreibung der Bauteile des Spreizankers 10 auf
die Ausführungen
zu 1 verwiesen, wobei gleich Bezugszeichen gleich
Bauteile bezeichnen.
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Zur
Verankerung wird der Spreizanker 10 zunächst in die Befestigungsbohrung 12 eingeschraubt, so
dass sich zunächst
eine Schraubverbindung zwischen Spreizanker 10 und Ankergrund 40.
Dadurch, dass die Hülse 28 nach
Art einer Schraube mit einem Außengewinde 30 und
einem vorliegend Sechskant-Schraubkopf 32 ausgebildet ist,
lässt sich
der Spreizanker 10 auch wie eine Schraube in den Ankergrund 40 eindrehen.
Handelt es sich bei dem Ankergrund 40 um Beton, ist die
Hülse 28 vorzugsweise nach
Art einer Betonschraube ausgebildet, so dass ein Einschneiden des
Außengewindes 30 in
die Wandung der Befestigungsbohrung 12 sichergestellt ist. Abmessungen
und Materialien der Hülse 28 sollten entspre chend
den Einsatzbedingungen, insbesondere dem Ankergrund 40 und
der zu erwartenden Last, angepasst sein.
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Selbstverständlich besteht
die Möglichkeit, zwischen
Ankergrund 40 und Schraubkopf 32 eine Unterlegscheibe 42 anzuordnen.
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Nachdem
der Spreizanker 10 kraftschlüssig in der Befestigungsbohrung 12 eingeschraubt
ist, wird nun die auf das Schraubengewinde 16 aufgeschraubte
Mutter 26 derart angezogen, dass der Spreizkonus 18 in
die Spreizhülse 20 eingezogen wird
und die Schneidkanten 34 in die Wandung der Befestigungsbohrung – wie dargestellt – einschneiden.
Dadurch wird der Spreizanker zusätzlich
zur kraftschlüssigen
Schraubverbindung auch noch formschlüssig mit dem Ankergrund 40 verbunden.
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Eine
derartige Verbindung von Spreizanker 10 und Ankergrund 40 zeichnet
sich dadurch aus, dass die Last über
die Länge
des Spreizankers 10 in den Ankergrund 40 eingeleitet
wird und Spannungskonzentrationen im Ankergrund 40, die
zu einem Ausbruch führen
können,
vermieden werden. Darüber
hinaus zeichnet sich diese Verbindung dadurch aus, dass der Spreizanker 10 bei
Rissen im Ankergrund 40 ein sehr gutes Nachspreizverhalten
zeigt.
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In 5 ist
der erfindungsgemäße Spreizanker 10 aus 4 ebenfalls
wie in 4 im verankerten Zustand in Achsansicht dargestellt,
wobei allerdings abweichend von 4 nunmehr
auch das zu befestigende Gut 44 dargestellt ist. Zwecks
Vermeidung von Wiederholungen wird zur Beschreibung der Bauteile
des Spreizankers 10 auf die Ausführungen zu 4 bzw.
zu 1 verwiesen, wobei gleich Bezugszeichen gleich
Bauteile bezeichnen.
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Das
zu befestigende Gut 44 wird beim Einschrauben des Spreizankers 10 in
die Befestigungsbohrung 12 zwischen Ankergrund 40 und
Schraubkopf 32 fixiert, wobei zwischen dem Gut 44 und
dem Schraubkopf 32 eine Unterlegscheibe 42 vorgesehen sein
kann. Anschließend
wird die auf das Schraubengewinde 16 aufgeschraubte Mutter 26 derart
angezogen, dass der Spreizkonus 18 in die Spreizhülse 20 eingezogen
wird und die Schneidkanten 34 in die Wandung der Befestigungsbohrung – wie dargestellt – einschneiden.
Dadurch wird der Spreizanker 10 zusätzlich zur kraftschlüssigen Schraubverbindung auch
noch formschlüssig
mit dem Ankergrund 40 verbunden und das Gut 44 jederzeit
sicher gehalten.
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- 10
- Spreizanker
- 12
- Befestigungsbohrung
- 14
- Ankerbolzen
- 16
- Schraubengewinde
- 18
- Spreizkonus
- 20
- Spreizhülse
- 22
- Längsschlitze
- 24
- Spreizzungen
- 26
- Mutter
- 28
- Hülse
- 30
- Außengewinde
- 32
- Schraubkopf
- 34
- Schneidkanten
- 36
- Kugel
- 38
- Schaft
- 40
- Ankergrund
- 42
- Unterlegscheibe
- 44
- Gut