DE102009029892A1

DE102009029892A1 - Device i.e. anchorage body, for anchorage of wires or cables of network elements in mountainous region, has grouted bodies merged in area and penetrated mutually such that body has cone or truncated pyramid-shape

Info

Publication number: DE102009029892A1
Application number: DE102009029892A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-01
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2011-09-15

Abstract

The device i.e. anchorage body (1), has anchor elements (3) spatially arranged in a substrate such that mutual distance of the anchor elements at air-sided ends is smaller than at opposite ends. The air-sided ends of the anchor elements form a common anchorage point for tractive forces at a ground surface. Grouted bodies (4) merge in an area proximate to an anchor head plate (5) and penetrate mutually such that the body has a cone or truncated pyramid-shape when the anchor elements and the grouted bodies act together with a ground area. Independent claims are also included for the following: (1) a method for manufacturing an anchorage body (2) a method for amplification of the anchorage body (3) a method for dimensioning the anchorage body (4) a method for experimental determination of inertial mass of the anchorage body.

Description

Die nachstehend beschriebene Erfindung entspricht dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und bezieht sich auf die Verbesserung der Tragfähigkeit der Verankerung im Untergrund beispielsweise von Abspannseilen für die Netzelemente in gebirgigen Regionen, die zum Schutz von unterhalb liegenden Verkehrswegen und/oder Bebauungen gegen zu Tal stürzende oder schiebende Felsblöcke oder Schneemassen eingesetzt werden.The invention described below corresponds to the preamble of claim 1 and relates to improving the carrying capacity of the ground anchoring, for example, of guy ropes for the network elements in mountainous regions, which protect underneath traffic routes and / or build-up against rock-dropping or shifting rocks or snow masses are used.

Zur Verankerung der Abspannseile solcher Verbauungen im Untergrund werden heute zumeist sogenannte Bodennägel oder Spiralseilanker eingesetzt, gern auch die bekannten Hohlstab-Injektionsbohranker, für höhere Lasten auch hydraulisch vorgespannte Verpressanker. Allen diesen Ankern gemeinsam ist ein Stahlzugglied, das in einem Bohrloch entsprechender Tiefe mittels druckloser Verfüllung respektive Verpressung mit einer später aushärtenden Zement-Wasser-Suspension oder einem Kunststoffmörtel fixiert wird, ggf. ergänzt durch Nachverpressung nach dem Ansteifen der Primärverpressung. An solchen Ankern werden nach heutigem Stand der Technik die Abspannseile der Verbauungen auf axialen Zug angeschlossen. Entsprechend der technischen Fortentwicklung der im Steinschlag- und Lawinenverbau verwendeten Abfangelemente, insbesondere Stahlnetze mit hoher Tragfähigkeit, ausgespannt zwischen senkrecht zur Hangneigung installierten Stahlstützen mit allseits beweglichem Fußgelenk, wird eine Verankerung der Abspannseile im Untergrund benötigt, die den hohen Reaktionskräften standhalten muss, um nicht das schwächste und unsicherste Glied im System zu sein.To anchor the guy ropes such obstructions in the underground so-called ground nails or spiral rope anchors are nowadays usually used, like the well-known hollow bar injection anchors, for higher loads and hydraulically prestressed anchors. Common to all these anchors is a steel tension member, which is fixed in a borehole of appropriate depth by means of pressure-less backfilling or grouting with a later hardening cement-water suspension or a plastic mortar, if necessary supplemented by post-compression after the stiffening of the primary compression. At such anchors the guy cables of the constructions are connected to axial train according to the current state of the art. In accordance with the technical development of the interception elements used in the rockfall and avalanche, in particular steel nets installed between perpendicular to the slope mounted steel columns with all-round ankle, anchoring the guy ropes in the underground is required, which must withstand the high reaction forces, not the weakest and most uncertain link in the system.

Seit Februar 2008 gilt europaweit die Richtlinie ETAG 027 ”Falling Rock Protection Kits” der EOTA (European Organisation for Technical Approvals, siehe www.eota.eu, dort ”endorsed etags”) . Die Steinschlagnetze werden dort in neun Energieklassen eingeteilt, siehe Kapitel 2.4.3 ”Classification of the AssembledSystem”, nach Maßgabe der von der Installation zu absorbierenden Energie in Kilo-Joule (kJ). Im Anhang A, (Seite 33 ff), ”Impact Test Method” , ist ein polyederförmiger Testblock aus Beton dargestellt sowie eine geeignete Versuchsanordnung an einem Gebirgshang mit definiertem Gefälle und Auslauf. Die Anordnung umfasst die Fangnetze sowie die Stützen und deren Abspannseile inklusive der Bremselemente zur Abminderung des Impulses auf die Verankerungen der Netze im Untergrund. Bereits in der Einleitung der Richtlinie, siehe Tabelle Seite 5 unten, ist jedoch festgelegt, dass die Gründungselemente einschließlich der Verankerungen der Abspannseile im Untergrund nicht im Geltungsbereich der Richtlinie liegen.Since February 2008 the Europe-wide Guideline ETAG 027 "Falling Rock Protection Kits" of EOTA (European Organization for Technical Approvals, see www.eota.eu, there "endorsed etags") , The rockfall nets are divided into nine energy classes, see Chapter 2.4.3 "Classification of the AssembledSystem", according to the energy to be absorbed by the installation in kilo joules (kJ). In Appendix A, (page 33 ff), "Impact Test Method" , a concrete polyhedral test block is shown as well as a suitable test arrangement on a mountain slope with a defined slope and outlet. The arrangement includes the safety nets and the supports and their guy ropes including the brake elements to reduce the momentum on the anchorages of the nets in the underground. However, it is already stated in the introduction to the directive, see table page 5 below, that the foundation elements, including the anchoring of the guy ropes in the ground, are outside the scope of the directive.

Detailliertere Angaben und zugleich einen umfassenden Einblick in den derzeitigen Stand der Technik auf dem Gebiet der Steinschlag-Schutzverbauungen in der Schweiz – die Schweizer Technologie auf diesem Gebiet ist als weltweit führend anzusehen – findet man in der Homepage des Schweizerischen Bundesamtes für Umwelt BAFU, siehe dort ”Richtlinie über die Typenprüfung von Schutznetzen gegen Steinschlag”, herausgegeben vom Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft)BUWAL) und der Eidgenössischen Forschungsanstalt WSL, Bern 2001. (www.bafu.admin.ch, dort: Naturgefahren, dann: Weitere Themen: Bergsturz, Felssturz, Steinschlag... dort: Weitere Publikationen a) Technische Maßnahmen Typenprüfung und b) Richtlinie über die Typenprüfung von Schutznetzen gegen Steinschlag) .More detailed information and at the same time a comprehensive insight into the current state of technology in the field of rockfall protection in Switzerland - the Swiss technology in this field is considered to be a world leader - can be found in the Homepage of the Swiss Federal Office for the Environment FOEN, see there "Guideline on the type approval of protective nets against falling rocks", issued by the Federal Office for the Environment, Forests and Landscape) BUWAL) and the Swiss Federal Institute WSL, Bern 2001. (www.bafu.admin.ch , there: Natural hazards, then: Further topics: landslide, rockslide, rockfall ... there: Further publications a) Technical measures Type approval and b) Guideline on the type examination of protective nets against falling rocks) ,

Die genannte Richtlinie des BAFU stellt für die Schweiz eine amtliche Vorschrift hinsichtlich der Typenprüfung der von den verschiedenen Lieferanten angebotenen zertifizierten Netz-Konzepte dar und entspricht im Rang etwa den Allgemeinen Bauaufsichtlichen Zulassungen des Deutschen Instituts für Bautechnik. Hier zwei Zitate aus der Richtlinie Seite 9 (Einleitung, erster Absatz):
”Die Bedeutung des Steinschlagschutzes nimmt in der Schweiz momentan stark zu. In den letzten Jahren sind vermehrt Schutznetze entlang von Verkehrsachsen und zum Schutze von Siedlungen errichtet worden. Gleichzeitig fand bei diesen Schutzmassnahmen eine markante technische Entwicklung statt. Das Vermögen, Energie abzubauen, konnte in den vergangenen Jahren um mehr als das Zehnfache gesteigert werden ...” sowie Absatz 2: ”Die vorliegende Richtlinie definiert einen standardisierten Prüfungsablauf. Sie setzt auch Grenzwerte fest, die von den geprüften Produkten erfüllt werden müssen”.The above-mentioned guideline of the FOEN is an official regulation for Switzerland with regard to the type approval of the certified network concepts offered by the various suppliers and corresponds approximately in rank to the General Building Inspectorate Approvals of the Deutsches Institut für Bautechnik. Here are two quotes from the guideline page 9 (Introduction, first paragraph):
"The importance of rockfall protection is currently increasing significantly in Switzerland. In recent years, more protective nets have been built along traffic routes and for the protection of settlements. At the same time, a significant technical development took place in these protective measures. The ability to reduce energy has been increased more than tenfold in recent years ... "as well as paragraph 2:" This directive defines a standardized audit process. It also sets limits that must be met by the tested products ".

Aus der genannten Richtlinie gehen neben dem Gesamtkonzept der derzeit üblichen Steinschlagverbauungen – dort wie in der ETAG 27 unterteilt in neun Energieklassen – und den eingesetzten Prüfverfahren etc. folgende Detailpunkte hervor:

• Für die Verankerung der Abspannseile der beschriebenen Steinschlagnetze im Untergrund werden heute zumeist ”lineare” Stab- oder Spiralseilanker eingesetzt, die aber teils erheblichen Querzug- und Biegebeanspruchungen aufgrund von Richtungsabweichungen zwischen Zugseil und Anker ausgesetzt sind (Kap. 7 Fundationen, 7.2.2, Seite 32)
• Die Bremszeiten zwischen dem Auftreffen eins Wurfkörpers auf das Netz und dessen Stillstand im Netz sind aufgrund der zwischengeschalteten Bremselemente mit Werten zwischen 0,3 und 0,9 Sekunden anzusetzen (Kap. 7.3, Seite 33)
• Während die Trag- und Rückhalteseile der Netze als solche im Schweizer Normenwerk spezifiziert und zertifiziert sind, ist auch in der genannten Richtlinie deren Verankerung im Untergrund nicht Gegenstand der Zertifizierung der eingesetzten Netzkonstruktionen.

In addition to the overall concept of the currently applicable rockfall barriers - as divided into nine energy classes in ETAG 27 - and the test methods used, etc., the following detailed points emerge from the above-mentioned directive:

• For the anchoring of the guy ropes of the described rockfall nets in the subsurface, mostly "linear" bar or spiral rope anchors are used, which are, however, exposed to considerable transverse and bending stresses due to deviations in direction between the traction cable and the anchor (Section 7, 7.2.2, Page 32)
• The braking times between the impact of a projectile on the network and its standstill in the network must be set to between 0.3 and 0.9 seconds due to the interposed braking elements (Section 7.3, page 33).
• While the support and restraint ropes of the nets are specified and certified as such in the Swiss standards, their anchoring in the ground is not subject to the certification of the network structures used, even in the abovementioned guideline.

Im Juni 2008 ist, als Ergänzung zu der genannten Schweizer Richtlinie1

1: Richtlinie über die Typenprüfung von Schutznetzen gegen Steinschlag, Ergänzung zu Kapitel 7 ”Fundation”: Verankerung und Fundation von Schutznetzen gegen Steinschlag, Entwurf Juni 2008, Eidgenössische Forschungsanstalt WSL, Zürcher Strasse 111, CH-8903 Birmensdorf

, von der Eidgenössischen Forschungsanstalt WSL der Entwurf ”Verankerung und Fundation von Schutznetzen gegen Steinschlag” herausgegeben worden, unter anderem mit dem derzeitigen Stand der Technik hinsichtlich Verankerung der Trag- und Rückhalteseile der Netze. Die Abgrenzung der vorliegenden Erfindung gegen den dort vorgegebenen Stand der Technik erfolgt im Abschnitt (12) dieser Beschreibung. Weitere Hinweise zum Stand der Technik werden in den Abschnitten (13) bis (15) behandelt.In June 2008 is as a supplement to the aforementioned Swiss Directive 1

1: Guideline on the type-approval of protective nets against falling stones, supplement to Chapter 7 "Foundations": Anchoring and foundation of protective nets against stone chipping, draft June 2008, Swiss Federal Research Station WSL, Zürcher Strasse 111, CH-8903 Birmensdorf

, issued by the Swiss Federal Research Institute WSL the draft "Anchoring and foundation of protective nets against falling rocks", including the current state of the art in terms of anchoring the supporting and restraint ropes of networks. The delimitation of the present invention against the prior art given there takes place in section (12) of this description. Further references to the prior art are dealt with in sections (13) to (15).

Zusätzliche Einblicke in die heute verfügbare Technik auf dem Gebiet der Steinschlagverbauung sind aus den Homepages der Systemanbieter wie der österreichischen Firma Trumer Schutzbauten, A-Kuchl siehe www.trumerschutzbauten.com oder der Schweizer Firma Schutzbauten Geobrugg, CH-Romanshorn zu entnehmen, siehe www.geobrugg.com Additional insights into the currently available technology in the field of stone chip removal can be found in the homepages of the system providers such as the Austrian company Trumer Schutzbauten, A-Kuchl www.trumerschutzbauten.com or the Swiss company Schutzbauten Geobrugg, CH-Romanshorn, see www.geobrugg.com

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, vor dem Hintergrund des beschriebenen Standes der technischen Entwicklung die Einleitung der Seilkräfte in den Untergrund, zumal in Kiesboden und Lockergestein, wie in den Hanglagen der zu sichernden Bergflanken zumeist anzutreffen, sowohl geotechnisch als auch wirtschaftlich vorteilhaft gegenüber der bisher üblichen Praxis zu gestalten.The aim of the present invention is, against the background of the described state of technical development, the initiation of the cable forces in the ground, especially in gravel and loose rock, as in the slopes of the mountain sides to be secured usually found both geotechnically and economically advantageous over the past customary practice.

Im Gegensatz zum Lastfall ”Lawine”, wo auf die eingesetzten Bodenanker überwiegend statische oder vergleichsweise langsam ansteigende Reaktionskräfte abgegeben werden, sind die Verankerungen im Lastfall ”Steinschlag” dynamischen, nur kurzzeitig einwirkenden Impulsen mit Kraftspitzen bis zu mehreren hundert kN ausgesetzt. Während für den statischen Belastungsfall die Verankerungen nach herkömmlichen Methoden, das heißt Traglastprüfung mit niedriger Belastungsgeschwindigkeit (Prüfdauer eines Ankers teils mehrere Stunden), geprüft und demgemäß dimensioniert werden können, wirkt unter dynamischer Belastung ein komplexer, sich im Untergrund bildender Verankerungskörper einschließlich umgebender Bodenbereiche im physikalischen Sinne als eine träge Masse, die jeweils nur kurzzeitig aktiviert wird. Wird dieser Verankerungskörper durch Schrägzug belastet, so übernimmt der in Zugrichtung anstehende Bereich des Untergrundes zusätzlich eine Stützfunktion, die in der Bodenmechanik als ”passiver Erddruck” bekannt ist. Ein genaueres Studium dieses Problemkomplexes, gegebenenfalls auch unter Einsatz von Rechenverfahren mit Finiten Elementen (FE), lässt erwarten, dass im Rahmen eines neuen, wirklichkeitsnahen Bemessungsverfahrens deutliche wirtschaftliche Einsparungen erzielt werden können, jedoch ohne Einbußen in der Systemsicherheit.In contrast to the load case "avalanche", where predominantly static or comparatively slowly increasing reaction forces are released on the ground anchors used, the anchors in the load case "rockfall" are exposed to dynamic, only short-acting pulses with force peaks up to several hundred kN. While for the static load case, the anchorages by conventional methods, ie load test at low load speed (test duration of an armature sometimes several hours), tested and dimensioned accordingly, under dynamic load acts a complex, forming in the ground anchoring body including surrounding soil areas in the physical Sense as an inert mass, which is only activated for a short time. If this anchoring body is loaded by oblique tension, then the region of the ground which is in the direction of tension additionally assumes a supporting function, which is known in soil mechanics as "passive earth pressure". Closer study of this problem complex, possibly using finite element (FE) calculation techniques, suggests that significant economic savings can be achieved in a new, realistic design process, but without sacrificing system security.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine konstruktiv neuartige Gestaltung der Verankerungspunkte für Steinschlag- und Lawinenzäune, zumal in Lockergestein: Mindestens drei Injektionsanker werden gegeneinander räumlich verspreizt eingebaut und in Geländehöhe in einer gemeinsamen Ankerkopfplatte zusammengefasst, an der das oder die Zugseile angreifen. Auf diese Weise entsteht, im Verbund mit dem durch Verpressung und nötigenfalls Nachverpressung mittels Wasser-Zement-Suspension verfestigten, von den Injektionsankern umschlossenen und ggf. durchsetzten Untergrundbereich ein monolithischer Verankerungskörper, der ein massives räumliches Tragwerk in der Gestalt eines Pyramiden- bzw. Kegelstumpfes, genauer: eines Polyeders mit teils gewölbten Außenseiten, darstellt. Ein zusätzlicher Ankerstab in der Längsachse des Verankerungskörpers stellt sicher, dass auch der zentrale Bereich des Verankerungskörpers unter der Zugkraft aktiviert wird und erlaubt somit einen vergrößerten Spreizwinkel der außen liegenden Ankerstäbe. Unter der angreifenden äußeren Kraft bildet sich um diesen Kegel- oder Pyramidenstumpf herum eine Art Ausbruchkegel, der dann mit diesem zusammen unter statischer Last als ”schwere Masse” (Gewicht), im dynamischen Lastfall als ”träge Masse” wirkt.The present invention relates to a structurally novel design of anchoring points for rockfall and avalanche fences, especially in loose rock: At least three injection anchors are spatially sparsely installed against each other spatially and summarized in terrain height in a common anchor head plate on which attack or the traction cables. In this way, a monolithic anchoring body, which is a solid spatial supporting structure in the form of a pyramid or truncated cone, is formed in connection with the subsurface area enclosed by injection and, if necessary, re-compression by means of water-cement suspension and possibly penetrated by the injection anchors. more precisely: a polyhedron with partly curved outer sides. An additional anchor rod in the longitudinal axis of the anchoring body ensures that the central region of the anchoring body is activated under the tensile force and thus allows an increased spread angle of the outer tie rods. Under the attacking external force forms around this conical or truncated pyramid around a kind of escape cone, which then acts together with this under static load as "heavy mass" (weight), in the dynamic load case as "inertial mass".

Im Zusammenhang mit der Erfindung wird ein Verfahren für eine wirklichkeitsnahe rechnerische Erfassung und Dimensionierung solcher hoch belasteter Verankerungspunkte sowie eine Methode zur Überprüfung der Güte der erfolgten Zementinjektionen der Verpressanker und zur Bildung eines monolithisch wirkenden Verankerungskörpers vorgeschlagen (siehe Abschnitt 20 dieser Beschreibung).In the context of the invention, a method is proposed for close-to-reality computation and dimensioning of such heavily loaded anchoring points, as well as a method for checking the quality of the cement grouted cement injections and for forming a monolithic anchoring body (see Section 20 of this specification).

Zur Abgrenzung gegen den Stand der Technik wird zunächst auf die Ergänzung zur Schweizer Richtlinie (siehe Fußnote zum Abschnitt 07 dieser Beschreibung) eingegangen. In order to distinguish it from the state of the art, the supplement to the Swiss Directive (see footnote to section 07 of this description) will be discussed first.

a) Textzitata) Text quote

Kapitel 3.6 Einfluss des Umlenkwinkels: In den vorangehenden Kapiteln ist der Umlenkwinkel ω (zwischen der Richtung des Bohrankers und der Zugrichtung der Beanspruchung) mehrfach angesprochen worden, und in diesem Kapitel soll näher auf ihn eingegangen werden. Werden die Anker (Spiralseil- oder Stabanker) nicht in Zugrichtung der Beanspruchung eingebaut, sondern mit einem Umlenkwinkel ω, so sind die entstehenden Kräfte bei der Bemessung der Anker zu berücksichtigen. ...Je nach Umlenkwinkel können diese Kräfte V relativ hohe Werte annehmen...
Nur im Fels und in sehr hartem Untergrund können solche Kräfte ohne Verformungen übertragen werden. In weichem Gestein oder in Lockermaterial müssen zusätzliche Maßnahmen zur Aufnahme der Querdruckkräfte getroffen werden. Mögliche Maßnahmen sind:

• Keine Maßnahmen erforderlich (0)
• Verstärkungsrohr im Kopfbereich des Ankers (R)
• Betonfundament mit Druckfläche erforderlich (B)
• Betonfundament mit Druckanker erforderlich (D)

Bild: Bild: Bild: ”Verstärkungsrohr R” Geringe Umlenkung Kein Betonfundament ”Betonfundament B” Stärkere Umlenkung Leichtes Betonfundament mit Zugankern ”Druckanker D” Starke Umlenkung Schweres Betonfundament mit Zug- und Druckankern

Abbildung 12: Maßnahmen bei Querzugbelastung der Verankerung Chapter 3.6 Influence of the deflection angle: In the previous chapters, the deflection angle ω (between the direction of the drill anchor and the direction of the stress) has been addressed several times, and this chapter will be discussed in more detail. If the anchors (spiral rope or bar anchors) are not installed in the tensile direction of the load, but with a deflection angle ω, the resulting forces must be taken into account when dimensioning the anchors. ... Depending on the deflection angle, these forces V can assume relatively high values ...
Only in the rock and in very hard ground can such forces be transmitted without deformations. In soft rock or loose material additional measures must be taken to absorb the lateral forces. Possible measures are:

• No action required (0)
Reinforcement tube in the head area of the anchor (R)
• Concrete foundation with pressure surface required (B)
• concrete foundation with pressure anchor required (D)

Image: Image: Image: "Reinforcement tube R" Low deflection No concrete foundation "Betonfundament B" Stronger deflection Lightweight concrete foundation with tie rods "Pressure anchor D" Strong deflection Heavy concrete foundation with tension and pressure anchors

Figure 12: Measures for transverse load of the anchorage

Die Wahl der Maßnahme ist abhängig vom Untergrund und Umlenkwinkel. Tabelle 1 zeigt ein grobe Zusammenfassung der möglichen Maßnahmen. Umlenkwinkel von mehr als 40° sind nicht empfehlenswert (N). Tabelle 1 Art des Untergrundes Umlenkwinkel ω 0° 10° 20° 30° 40° Fels, hartes Gestein, kompakt 0 0 0 0 0 Fels geklüftet, Sedimentgestein hart, Moräne hart 0 0 R B D Sediment verwittert, Moräne verwittert, Kiese dicht 0 R B B/D D Hangschutt locker, Kiese locker 0 B B/D D N The choice of the measure depends on the substrate and deflection angle. Table 1 shows a rough summary of possible measures. Deflection angles of more than 40 ° are not recommended (N). Table 1 Type of underground Deflection angle ω 0 ° 10 ° 20 ° 30 ° 40 ° Rock, hard rock, compact 0 0 0 0 0 Rock cleft, sedimentary rock hard, moraine hard 0 0 R B D Sediment weathered, Moraine weathered, Kiese dense 0 R B B / D D Slope debris easy, kiese loose 0 B B / D D N

b) Hinweise zum Sachverhaltb) Information on the facts

• 8 fields out of 16 in Table 1 recommend - as state of the art - the measure B or D, ie the erection of a concrete foundation. In loose debris and gravel this is already given from a deflection angle of 10 °, in fractured rock from 30 °.
• Concrete foundations in difficult to reach terrain can often only be produced by using the helicopter for material and excavation transport, ie with high additional costs (A particularly complex concrete foundation is available in of the document).
• The following application is also of interest: The anchoring points for the mountain-side restraint ropes of the net supports are usually in the middle of the adjacent fields, to which the associated retaining ropes of the supports are attached. So the ropes are in plan view at an angle of about 45 ° to the slope and can be anchored using the present invention so that only very small deflection angle between rope and anchor arise.

c) Beurteilungc) Assessment

Die vorliegende Erfindung, d. h. eine mit Bodennägeln kombinierte Ankerkopfplatte, bevorzugt gefertigt aus Stahlguss, Durchmesser ca. 150 mm bis ca. 300 mm, erlaubt gegenüber den Lösungen mit voluminösen Fundamenten aus Stahlbeton, die ihrerseits zusätzlich durch Bodennägel und ggf. Druckanker gesichert werden müssen, eine deutliche Einsparung von Kosten, insbesondere solche für Lufttransporte in schwer zugänglichen Gebirgsregionen, und führt somit trotz vermehrter Bohrarbeiten im gegebenen Fall zu einem erheblichen wirtschaftlichen Vorteil gegenüber dem in der Richtlinie dokumentierten Stand der Technik.The present invention, ie combined with ground nails anchor head plate, preferably made of cast steel, diameter about 150 mm to about 300 mm, allowed compared to the solutions with voluminous foundations of reinforced concrete, which in turn additionally secured by soil nails and possibly pressure anchor a significant saving in costs, in particular those for air transport in mountain regions which are difficult to access, and thus, in spite of increased drilling, leads in the given case to a significant economic advantage over the prior art documented in the directive.

Ein selbstverständlicher, historischer Stand der Technik ist die im Hafen- und Wasserbau seit jeher bekannte Gruppierung von mindestens drei zumeist schrägen, im Kopfbereich miteinander schubfest verbundenen Rammpfählen als ”Dalben” für Schiffsanleger und gegen Schiffsstoß zu sehen.A self-evident, historical state of the art is the grouping of at least three mostly oblique piles, which are connected to each other in the head area in shear motion, as "dolphins" for pier and against ship's hammers.

Ein dem erfindungsgemäßen Verankerungssystem zunächst sehr ähnlich erscheinender, neuartiger Stand der Technik ist in dem ”Spinnanker” zu sehen, beschrieben im EP 1 750 020 A1 , Anmeldetag 13.05.2006, wo wiederum als dort zugehöriger Stand der Technik die Patentschriften US 6 871 455 B1 (2005), DE 12 71 045 B (1968), FR 867 153 A (1941) und EP 1 122 372 A (2001) berücksichtigt wurden. Beim dem erwähnten Spinnanker wird ein mit einem groben Außengewinde versehener Einstabanker als Haupttragelement durch axiale Rotation in den Untergrund eingebracht (eingeschraubt) und, mithilfe einer auf diesen wiederum aufgeschraubten ”Gewindemuffenplatte”, auf Geländehöhe durch schräg in den umgebenden Untergrund ebenfalls eingeschraubte Gewindestäbe in seiner aufnehmbaren Kraft, zumal bei seitlichem Zug, unterstützt. Dabei ist, als conditio sine qua non, die Ausstattung aller Löcher der „Gewindemuffenplatte” mit auf die Gewindestäbe abgestimmten Innengewinden notwendige Voraussetzung für das Funktionieren der Erfindung, und ist somit als deren wichtigstes technisches Merkmal anzusehen. Eine Verfestigung des Untergrundes mittels Zementinjektion zur Erhöhung der Tragfähigkeit ist in dem Verfahren weder vorgesehen noch möglich. Zudem kann der Spinnanker nur bei einem ausreichend homogenen Untergrund ohne größere Steine oder andere Hindernisse eingesetzt werden. Der Spinnanker ist, wie im EP-Text beschrieben, von seinem Konzept her bevorzugt für zeitweilige Anwendungen geeignet (mit geschätzten Lastabgaben im Bereich einiger kN), wie für Einsätze auf Baustellen, zur Verankerung von Schildern, bei denen dann auf Abspannungen verzichtet werden kann, zur Sicherung von Schnee- und Windzäunen, auch für Einsätze in Sumpfböden und Wüstensand, Firnschnee etc. Unter der Veröffentlichung Nr. US 1550276 , „Anchoring Appliance”, Patent erteilt am 18.08.1925, ist ein weiteres, sehr altes Schutzrecht zu finden, allerdings in einem nahezu identisch anmutenden Anwendungsbereich wie der obige Spinnanker EP 1750020 A1 . Für die Abgrenzung des vorliegenden Schutzrechtes gegen diesen Stand der Technik liegt das EP 1750020 A1 eindeutig näher als US 1550276 .A novel state of the art, which initially appears very similar to the anchoring system according to the invention, can be seen in the "spinning anchor" described in US Pat EP 1 750 020 A1 , Filing date 13.05.2006, where again as there related art the patents US Pat. No. 6,871,455 B1 (2005) DE 12 71 045 B (1968), FR 867 153 A (1941) and EP 1 122 372 A (2001). In the above-mentioned spider anchor provided with a coarse external thread Einstabanker is introduced as a main support member by axial rotation in the ground (screwed) and, with the help of a screwed on this "threaded sleeve plate" on terrain height by obliquely into the surrounding ground also screwed threaded rods in his recordable Strength, especially with lateral pull, supported. It is, as conditio sine qua non, the equipment of all holes of the "threaded sleeve plate" with matched to the threaded rods internal threads necessary for the functioning of the invention, and is therefore to be regarded as their most important technical feature. A solidification of the substrate by means of cement injection to increase the load capacity is neither provided nor possible in the process. In addition, the spinnaker can only be used in a sufficiently homogeneous underground without larger stones or other obstacles. The spinnaker, as described in the EP text, is preferred in its concept for temporary applications (with estimated load deliveries in the range of a few kN), such as for use on construction sites, for anchoring signs, in which then can be dispensed with guying, for protection of snow and wind fences, also for use in marshes and desert sand, firn snow, etc. Under the publication no. US 1550276 , "Anchoring Appliance", patent granted on 18.08.1925, is another very old patent right to find, however, in a nearly identical-looking application as the above spinnaker EP 1750020 A1 , For the demarcation of the present protective right against this prior art is the EP 1750020 A1 clearly closer than US 1550276 ,

In der Schweizer Patentschrift Nr. 298431 ”Bodenanker für waagerechte und lotrechte Zugbeanspruchung”, eingetragen am 15. Mai 1954, wird eine weitere Erfindung äußerlich ähnlichen Aufbaus wie die vorliegende Erfindung beschrieben. Hier sorgen eine Anzahl schräg nach außen verlaufender, mit dem Vorschlaghammer eingeschlagener Ankerelemente für die Einleitung einer aus beliebiger Richtung angreifenden Zugkraft in den Untergrund. Dieser ”Bodenanker” kann aber beispielsweise nur bei ausreichend homogenem Untergrund ohne größeren Steine eingesetzt werden. Der wesentliche Unterschied der vorliegenden Erfindung zu der genannten Patentschrift besteht darin, dass die Ankerstäbe der vorliegenden Erfindung in innigem Verbund zum Untergrund in umgebende Verpresskörper aus Zementmörtel in konzentrischer Position eingebettet und darüber hinaus wahlweise von weiteren derartigen Verpresskörpern ohne Ankerstäbe eng umgeben sind (siehe Abschnitt 23 dieser Beschreibung). Auf diese Weise entsteht in dem von den Ankern und zusätzlichen Verpresskörpern eingeschlossenen und durchsetzten Untergrundbereich der erfindungsgemäße, kompakte und monolithisch tragende Verankerungskörper.In Swiss Patent No. 298431 "Ground anchor for horizontal and vertical tensile stress", registered on May 15, 1954, a further invention of externally similar construction as the present invention is described. Here provide a number obliquely outward running, with the sledgehammer embarked anchor elements for the initiation of attacking from any direction tensile force in the ground. However, this "ground anchor" can be used, for example, only with sufficiently homogeneous ground without larger stones. The essential difference of the present invention to the cited patent is that the anchor rods of the present invention in intimate connection to the ground embedded in surrounding cement mortar grout in concentric position and are also closely surrounded by further such Verpresskörpern without anchor rods (see section 23 this description). In this way, in the enclosed by the anchors and additional Verpresskörpern and enforced background area of the invention, compact and monolithically supporting anchoring body.

Beim hier vorgeschlagenen Verankerungskörper wird die zu verankernde dynamische Zugkraft nicht, wie in der Praxis des Steinschlagschutzes bisher üblich, von einem einzigen, in etwa axial zur Kraftrichtung eingebauten Bodennagel als Einstabanker aufgenommen, dessen erforderliche Länge ”L” rechnerisch aufgrund vorliegender Erfahrungswerte oder im (axialen) Belastungstest zu ermitteln ist. Vielmehr wird hier die zu verankernde Kraft von einer Gruppe aus mehreren, im Beispiel drei Ankerstäben von etwa einem Drittel der Vergleichslänge ”L” aufgenommen; diese sind räumlich gegeneinander nach außen verspreizt und luftseitig in einer gemeinsamen Ankerkopfplatte zusammengefasst und befestigt, an der dann das oder die Zugkräfte angreifen.In the anchoring body proposed here, the dynamic tensile force to be anchored is not absorbed by a single ground nail, which is installed axially in the direction of force, as a single-rod anchor, whose required length "L" is mathematically calculated on the basis of existing empirical values or in the (axial ) Load test is to be determined. Rather, the force to be anchored here is taken up by a group of several, in the example three anchor rods of about one third of the comparison length "L"; these are spatially spread outwards against one another and are combined and fastened on the air side in a common anchor head plate, on which the tensile force or forces then act.

Ein Einstab-Verankerungskörper der Länge L bildet im Boden eine quasi eindimensionale zylindrische Säule mit relativ geringer Masse, deren Tragfähigkeit sich durch die Mantelreibung zwischen dem Injektionsmörtel und dem Untergrund ergibt (Die Traglast wird bestimmt von einem Scherbruch entlang der Mantelfläche des Verpresskörpers und ist bei langen Verpresskörpern zudem von progressiver, den Endwert vermindernder Natur). Bei der erfindungsgemäßen Anordnung von im Beispiel drei Ankerstäben stellt sich dagegen ein völlig anderer Bruchmechanismus ein: Unter Last werden, bei geeigneter Wahl der Neigung der Ankerbohrungen, nicht drei einzelne zylindrische Verankerungskörper der Länge L/3 herausgezogen, sondern ein kompakter, nach unten breiter werdender Pyramiden- oder Kegelstumpf (bzw. ein Polyeder der sich im Untergrund zwischen den Ankerstäben bildet und zusätzlich noch Bereiche des umgebenden Erdreichs in der Form eines Ausbruchskegels aktiviert und mitnimmt. Dieser gesamte Ausbruchkörper, also der Verankerungskörper mitsamt dem Ausbruchkegel, wirkt beim Angriff einer dynamischer Belastung als träge Masse.A single-rod anchor body of length L forms in the bottom of a quasi-one-dimensional cylindrical column with relatively low mass, the load bearing capacity of the skin friction between the injection mortar and the substrate results (The load is determined by a shear fracture along the lateral surface of the grout and is at long In addition, compression bodies of progressive, end-value-reducing nature). In the inventive arrangement of three anchor rods in the example, however, sets a completely different fracture mechanism: Under load, with a suitable choice of the inclination of the anchor holes, not three single cylindrical anchoring body of length L / 3 pulled out, but a compact, downwardly wider Pyramid or truncated cone (or a polyhedron in the underground forms between the anchor rods and additionally activates and entrains areas of the surrounding soil in the form of an escape cone. This entire escape body, so the anchoring body together with the breakout cone acts as an inert mass when attacking a dynamic load.

Der beschriebene Ausbruchkegel, unten begrenzt durch die Grundfläche des durch die Ankerstäbe eingeschlossenen und durchsetzten Verankerungskörpers, verbreitert sich nach oben bis zur Geländeoberfläche entlang einer Scherfläche, deren Neigungswinkel vom angetroffenen Untergrund abhängt, in Analogie zum ”Winkel der inneren Reibung φ (phi)”, einem in der Bodenmechanik benutzten Materialkennwert für die verschiedenen Lockergesteinsarten. Aus der Baustatik ist andererseits ein dem hier beschriebenen Bruchvorgang vergleichbares mechanisches Bruchmodell bekannt, nämlich der Durchstanzkegel einer Stütze durch eine Betonplatte.The breakout cone described below, bounded below by the base area of the anchoring body enclosed and penetrated by the anchor rods, widens upwards to the ground surface along a shear surface whose angle of inclination depends on the encountered background, in analogy to the "angle of internal friction φ (phi)", a material characteristic used in soil mechanics for the different types of loose rock. On the other hand, a mechanical fracture model comparable to the fracture process described here is known from structural analysis, namely the puncture cone of a support by means of a concrete slab.

Das nachstehend beschriebene erfindungsgemäße Modell erlaubt, im Gegensatz zur heute allgemein üblichen Umwandlung der dynamischen Reaktionen aus Steinschlagereignissen in statische Ersatzlasten, eine neuartige und wirklichkeitsnahe Bemessung für dynamische Beanspruchungen unter Zugrundelegung des Gesetzes von der Impulsänderung, bewirkt durch die über die Einwirkungszeit Δt angreifende Kraft F: ΔP = m × Δv = F × Δt, darin bedeuten:
ΔP die Impulsänderung, F die angreifende Kraft, Δt die Einwirkungszeit, m die beteiligte träge Masse und Δv die Geschwindigkeitsänderung der trägen Masse.The model according to the invention described below allows, in contrast to the now generally customary conversion of the dynamic reactions from rockfall events into static equivalent loads, a novel and realistic dimensioning for dynamic stresses on the basis of the law of the momentum change caused by the force F acting over the action time Δt. ΔP = m × Δv = F × Δt, in it mean:
ΔP is the momentum change, F is the applied force, Δt is the exposure time, m is the inertial mass involved, and Δv is the velocity change of the inertial mass.

Ein vergleichsweise gedrungener, pyramiden-, kegel- oder polyederförmiger Verankerungskörper, hier im Beispiel gebildet aus drei räumlich verspreizten Ankerstäben und dem von ihnen umschlossenen Untergrundbereich, kann eine mehrfach höhere Belastung aufnehmen als ein eindimensional zylindrisch geformter Einstab-Ankerkörper der dreifachen Länge. Hinzu kommt: Weicht die Richtung des angeschlossenen Zugseils nicht unerheblich von der Achse eines Einstabankers stark ab, was öfter der Fall ist, könnte es nach Eintritt eines größeren Belastungsereignisses im Gebirge notwendig werden, den durch Schrägzug verformten und überbeanspruchten Einstabanker aus Sicherheitsgründen zu erneuern (vgl. Stand der Technik, Abschnitt 12). Dagegen ist ein erfindungsgemäßer Verankerungskörper unempfindlich gegen Schrägzug, da dort die Ankerstäbe fast ausschließlich axial belastet und so Querkräfte und Biegeeinflüsse von ihnen ferngehalten werden. Dies bedeutet einen Zuwachs an Systemsicherheit und erlaubt weitere Einsparungen.A comparatively squat, pyramidal, conical or polyhedral anchoring body, here formed in the example of three spatially spread anchor rods and the underlying area enclosed by them, can accommodate a multiple higher load than a one-dimensional cylindrical shaped single rod anchor body of three times the length. In addition: If the direction of the connected traction cable deviates considerably from the axis of a single-rod anchor, which is often the case, it might be necessary after a major load event in the mountains to renew the skewed and overstressed single rod anchor for safety reasons (cf. Prior Art, Section 12). By contrast, an anchoring body according to the invention is insensitive to diagonal tension, since there the anchor rods are loaded almost exclusively axially and thus lateral forces and bending influences are kept away from them. This means an increase in system security and allows further savings.

Die benötigte Ankerkopfplatte, zweckmäßigerweise gefertigt aus duktilem Gussstahl, bevorzugt ausgestattet mit einer Mittelbohrung zur Aufnahme auch eines axial angeordneten Ankerstabes, weist mindestens zwei in der Gussform der Platte integrierte Augen (Ösen) zur Befestigung des oder der Zugseile mit handelsüblichen Mitteln auf und ist in ihrem äußeren Bereich mit einer Anzahl von Löchern versehen, die zur Befestigung der mit Zement verpressten Ankerstäbe dienen. Die äußeren Löcher zur Aufnahme der Ankerstäbe sind bevorzugt in radialer Richtung verlaufende Langlöcher oder zum Rand der Platte hin offene Schlitzlöcher, an den Oberkanten jeweils mit einer Fase versehen. Vorteilhaft ist eine Aufwölbung der Oberseite der Platte zum Rand hin, zur Verminderung von Winkeldifferenzen beim Anschluss der Ankerstäbe. Die Augen zum Anschließen des oder der Zugseile werden am Rand der Platte, wahlweise in Form eines Querriegels am äußeren Rand der Langlöcher oder jeweils zwischen benachbarten Schlitzlöchern angebracht, vorteilhafterweise integriert in der Gussform der Platte.The required anchor head plate, suitably made of ductile cast steel, preferably equipped with a central bore for receiving an axially arranged anchor rod, has at least two integrated in the mold of the plate eyes (eyelets) for attachment of the traction ropes or by commercial means and is in their outer area provided with a number of holes that serve to secure the cement-pressed anchor rods. The outer holes for receiving the tie rods are preferably extending in the radial direction slots or the edge of the plate open slot holes, provided at the upper edges each with a chamfer. Advantageously, a bulge of the top of the plate towards the edge, to reduce angular differences in the connection of the anchor rods. The eyes for connecting the traction cables or are attached to the edge of the plate, optionally in the form of a cross bar at the outer edge of the slots or between each adjacent slot holes, advantageously integrated in the mold of the plate.

Günstig wirkt sich im vorliegenden Fall aus, dass es von den Bohrarbeiten her nur einen geringen Mehraufwand bedeutet, nach dem Aufstellen und Ausrichten der Bohrmaschine im Gelände aus der bezogenen Position nacheinander mehrere, also im zuerst dargelegten Beispiel drei kürzere Ankerlöcher zu bohren, anstatt eines einzigen mit dreifacher Bohrtiefe. Zweckmäßigerweise können, bei entsprechenden Untergrundverhältnissen, aus derselben Bohrposition heraus weitere, die Ankerbohrungen eng umgebende reine Injizierbohrungen zur Konsolidierung und zur Erhöhung der Tragfähigkeit des Verankerungskörpers abgeteuft werden.Favorable effect in the present case that it means from the drilling work forth only a small overhead, after setting up and aligning the drill in the field from the related position successively several, ie drill in the first example three shorter anchor holes, rather than a single with triple drilling depth. Conveniently, with appropriate background conditions, from the same drilling position further, the anchor bores closely surrounding pure Injizierbohrungen be sunk to consolidate and increase the carrying capacity of the anchoring body.

Dieser letztgenannte Verfahrensschritt erlaubt eine Tragkrafterhöhung der vorliegenden Erfindung, nämlich pro Anker zusätzlich eine oder mehrere reine Injektionsbohrungen mit nur geringer Winkelabweichung gegenüber der Stabachse abzuteufen, jeweils vor dem Setzen der schräg nach außen verlaufenden Ankerstäbe, und zwar von den selben Bohrpunkten aus in seitlicher und/oder radialer Abspreizung gegenüber dem jeweiligen Ankerstab. Je nach Beschaffenheit des Untergrundes und der Größe der angreifenden Lasten können durch diese Maßnahme bei vergleichsweise geringem zusätzlichen Bohraufwand einerseits um jeden Ankerstab herum schlanke ”sekundäre Verankerungskegel” erzeugt und so die Einzel-Ausziehwiderstände deutlich erhöht werden; andererseits wird erreicht, dass der Verankerungskörper zuverlässig seine angestrebte kegel- oder pyramidenförmige Gestalt erhält und zugleich konsolidiert und stabilisiert wird.This latter method step allows a lifting force increase of the present invention, namely per anchor additionally one or more pure injection wells with only slight angular deviation relative to the rod axis abzuteufen, in each case before setting the obliquely outwardly extending tie rods, namely from the same drilling points in lateral and / or. or radial spread relative to the respective anchor rod. Depending on the nature of the substrate and the size of the attacking loads can be created by this measure with relatively little additional drilling effort on the one hand around each anchor rod around slim "secondary anchoring cone" and so the Einzel-Ausziehwiderstände clearly increase; On the other hand it is achieved that the anchoring body reliably receives its desired conical or pyramidal shape and is at the same time consolidated and stabilized.

Ein weitere wichtiger Verfahrensschritt zur Erhöhung der Tragfähigkeit des Verankerungskörpers besteht darin, dass bei den Bohrarbeiten – für die Ankerstäbe wie für die reinen Injizierbohrungen – das aus der Technik der Verpressanker bekannte Nachverpressverfahren zum Einsatz kommt. Dieses erlaubt, mittels in die Bohrlöcher eingeführter Nachverpresslanzen, die im unteren Drittel ihrer Länge mit mindestens einem Nachverpressventil ausgestattet sind, einige Stunden nach dem Setzen der Ankerstäbe (”Ansteifen” der Primärinjektion) in den tiefer gelegenen Bodenschichten Nachinjektionen mit höheren Drücken vorzunehmen. Die Traglast der Anker wird hiermit in aller Regel erheblich gesteigert.Another important process step for increasing the load-bearing capacity of the anchoring body is that during the drilling work - for the tie rods as well as for the pure injection wells - the known from the technology of Verpressanker Nachverpressverfahren is used. This allows, by means of re-injection lances introduced into the boreholes, equipped with at least one post-compression valve in the lower third of their length, to re-inject at higher pressures a few hours after setting the anchor rods ("stiffening" of the primary injection) in the deeper soil layers. The load of the anchor is hereby increased as a rule considerably.

Das vorgeschlagenen Konzept erlaubt auch, zu einem späteren Zeitpunkt zusätzliche Injektionsbohrungen vorzunehmen oder zusätzliche Ankerstäbe zu setzen und an der Ankerkopfplatte anzuschließen, um den Verankerungskörper und damit die Tragfähigkeit der Verankerung zu vergrößern, beispielsweise beim Aufrüsten eines bestehenden Schutzsystems auf eine höhere Energieklasse, oder um nachzubessern bei ungenügender Tragfähigkeit, festgestellt anlässlich einer Belastungsprobe.The proposed concept also allows additional injection wells to be made later or additional anchor rods to be attached to the anchor head plate to increase the anchor body and thus the anchorage capacity, for example when upgrading an existing protection system to a higher energy class or to repair with insufficient load capacity, determined on the occasion of a stress test.

Zur Überprüfung und Sicherstellung der Qualität der Zementinjektion im Verankerungskörper kann es zweckmäßig sein, ein zentrales und/oder mehrere außen liegende Leerrohre abzuteufen, für Dichtemessungen mittels bekannter geophysikalischer Messverfahren wie z. B. Bohrlochradar. Wahlweise kann zu diesem Zweck dem verwendeten Injektionsgut auch eine für radioaktive Messungen eingesetzte ”Tracer-Substanz”, beispielsweise Eisenpulver, beigemengt werden.To check and ensure the quality of the cement injection in the anchoring body, it may be appropriate to abzuteufen a central and / or more external conduits for density measurements by means of known geophysical measurement methods such. B. borehole radar. Optionally, for this purpose, the injection material used also a used for radioactive measurements "tracer substance", for example, iron powder, are added.

Bei weichem Untergrund und/oder sofern zu erwarten ist, dass Ankerstäbe bei starkem Schrägzug Druckkräfte statt Zugkräfte erhalten, ist es zweckmäßig, auf dem betreffenden Stab vor der Montage der Ankerkopfplatte unterhalb eine Gegenmutter anzubringen.With soft ground and / or if it is to be expected that anchor rods receive strong forces instead of tensile forces during heavy diagonal pull, it is expedient to install a counter nut underneath the relevant anchor rod before mounting the anchor head plate.

Wahlweise kann auch ein Bohrverfahren zur Herstellung von Bodenankern mit einer planmäßigen Krümmung eingesetzt werden.Optionally, a drilling method for the production of ground anchors with a planned curvature can be used.

Zeichnungendrawings

In den Zeichnungen ist ein erfindungsgemäßer Verankerungskörper mit drei unter dem Winkel α gegen die Vertikale geneigten Ankerstäben 3 gezeigt, in 1 in einem senkrechten Schnitt längs der Linie I-I, in 2 in einer Draufsicht längs der Linie II-II, etwas unterhalb der Geländeoberfläche.In the drawings, an anchoring body according to the invention with three at the angle α inclined to the vertical anchor rods 3 shown in 1 in a vertical section along the line II, in 2 in a plan view along the line II-II, just below the terrain surface.

3 und 4 zeigen beispielhaft zwei mögliche Formgebungen der Ankerkopfplatte, mit im Winkel β aufgewölbter Oberseite und, in der linken Hälfte, den Langlöchern zur Aufnahme der Ankerstäbe, mit den integrierten Augen zur Befestigung eines oder mehrerer Zugseile, sowie, in der rechten Hälfte, den Schlitzlöchern mit in den Zwischenräumen angeordneten Augen zur Befestigung der Zugseile. 3 and 4 show by way of example two possible shapes of the anchor head plate, with the angle β bulged top and, in the left half, the slots for receiving the tie rods, with the integrated eyes for attachment of one or more pull ropes, and, in the right half, the slot holes with in the spaces arranged eyes for attaching the traction cables.

5 und 6 zeigen im jeweils senkrechten und waagerechten Schnitt V-V und VI-VI eine alternative Ausformung des Verankerungskörpers mit jeweils im Winkel γ um die Ankerstäbe herum angeordneten reinen Injizierbohrungen ohne Ankerstäbe. 5 and 6 show in each vertical and horizontal section VV and VI-VI an alternative shape of the anchoring body with each at an angle γ around the anchor rods around arranged pure Injizierbohrungen without anchor rods.

In 7 ist eine ideelle Gesamtansicht des Verankerungskörpers gezeigt, mit den Durchmesservergrößerungen der Verpresskörper infolge Nachverpressung („Nachverpressknollen”), mit zusätzlichen Leerbohrungen für spätere Dichtemessungen sowie der unter Zugbelastung entstehende Ausbruchkegel, dessen Bruchlinie gegen das stehen bleibende Erdreich unter dem Winkel φ geneigt ist. Dieser Ausbruchkegel bildet unter dynamischer Last zusammenwirkend mit dem der Verankerungskörper die träge Masse des Systems.In 7 is an ideal overall view of the anchoring body shown, with the diameter enlargements of the grout due to Nachverpressung ("Nachverpresskollen"), with additional empty holes for subsequent density measurements and the resulting under tensile stress Ausbruchkegel whose fracture line is inclined against the standing soil at the angle φ. This escape cone forms the inertial mass of the system under dynamic load cooperating with that of the anchoring bodies.

8 bis 10 sind in Kopie der erwähnten Richtlinie und ihrer Ergänzung (siehe Seite 2 + 3) entnommen und belegen den derzeitigen Stand der Technik. Mit dem Sternzeichen *) sind die Einbauorte der Verankerungskörper markiert. 8th to 10 are taken from a copy of the mentioned directive and its supplement (see page 2 + 3) and show the current state of the art. With the zodiac sign *) the installation locations of the anchoring bodies are marked.

In 1 bis 4 ist ein erfindungsgemäßer Verankerungskörper 1 dargestellt – sowie, in 3 und 4 schematisch angedeutet, der umgebende Ausbruchkegel 1a –, belastet durch die schräg angreifende Zugkraft 2, mit drei Ankerstäben 3, jeweils umhüllt von den Verpresskörpern 4 und umgeben von den zusätzlichen Verpresskörpern 4a. Die Ankerstäbe 3 sind luftseitig verbunden durch die gemeinsame Ankerkopfplatte 5, mit dem Zentrumsloch 6 und, wahlweise, den Langlöchern 7 oder den Schlitzlöchern 8 zur Befestigung der Ankerstäbe 3. Die Oberseite 9 der Ankerkopfplatte 5 ist im Bereich der Löcher 7 bzw. 8 aufgewölbt, um eine achsgerechte Einleitung der Kräfte aus den Ankerstäben in die Platte zu gewährleisten. Die Ösen 10 bzw. 11 dienen zum Anschließen der Zugseile. In 7 sind die Ankerelemente 3, die Verpresskörper 4 und 4a mit den Nachverpressknollen 4b sowie der Ausbruchkegel 1a dargestellt. Ziffer 12 bezeichnet die für geophysikalische Messverfahren abgeteuften Leerrohre.In 1 to 4 is an anchoring body according to the invention 1 shown - as well as, in 3 and 4 indicated schematically, the surrounding outbreak cone 1a - loaded by the obliquely attacking tensile force 2 , with three anchor rods 3 , each enveloped by the Verpresskörpern 4 and surrounded by the additional grout 4a , The anchor rods 3 are connected on the air side by the common anchor head plate 5 , with the center hole 6 and, optionally, the oblong holes 7 or the slotted holes 8th for fixing the tie rods 3 , The top 9 the anchor head plate 5 is in the area of the holes 7 respectively. 8th arched to ensure an axis-appropriate introduction of the forces from the anchor rods in the plate. The eyelets 10 respectively. 11 serve to connect the traction cables. In 7 are the anchor elements 3 , the grout 4 and 4a with the Nachverpresskollen 4b as well as the breakout cone 1a shown. digit 12 refers to the empty conduits that have been sunk for geophysical measuring methods.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Verankerungskörperanchoring body
1a1a: Ausbruchkegelfailure cone
22: Zugkraft, schrägTraction, oblique
2a2a: Zugkraft, axialTensile force, axial
33: Ankerelementeanchor members
44: Zylindrische Verpresskörper der AnkerelementeCylindrical injection body of the anchor elements
4a4a: Zylindrische Verpresskörper ohne AnkerelementCylindrical injection body without anchor element
4b4b: Durchmesser-Vergrößerungen (Nachverpressknollen) an den VerpresskörpernDiameter enlargements (Nachverpresskollen) on the grout
55: AnkerkopfplatteAnchor head plate
66: Zentrumslochcenter hole
77: Langlöcherslots
88th: Schlitzlöcherslotted holes
99: RandaufwölbungRandaufwölbung
1010: Befestigungsöse, zwischen den Schlitzlöchern angeordnetFixing eyelet, arranged between the slot holes
1111: Befestigungsöse, in den Langlöchern integriertFixing eyelet, integrated in the oblong holes
1212: Leerrohre für DichtemessungEmpty tubes for density measurement
*)*): Standorte der Verankerungskörper (8 und 9)Locations of anchoring bodies ( 8th and 9 )

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1750020 A1 [0018, 0018, 0018]
US Pat. No. 687,145 B1 [0018]
DE 1271045 B [0018]
FR 867153 A [0018]
EP 1122372A [0018]
US 1550276 [0018, 0018]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Guideline ETAG 027 "Falling Rock Protection Kits" of EOTA (European Organization for Technical Approvals, see www.eota.eu, there "endorsed etags") [0003]
Chapter 2.4.3 "Classification of the AssembledSystem", according to the energy to be absorbed by the installation in kilo joules (kJ). In Appendix A, (page 33 ff), "Impact Test Method" [0003]
Homepage of the Swiss Federal Office for the Environment FOEN, see there "Guideline on the type approval of protective nets against falling rocks", issued by the Federal Office for the Environment, Forests and Landscape) BUWAL) and the Swiss Federal Institute WSL, Bern 2001. (www.bafu.admin.ch , there: Natural hazards, then: Further topics: landslide, rockslide, rockfall ... there: Further publications a) Technical measures Type approval and b) Guideline on the type examination of protective nets against falling rocks) [0004]
Guideline on the type-approval of protective nets against falling stones, supplement to Chapter 7 "Foundations": Anchoring and foundation of protective nets against falling rocks, Draft June 2008, WSW Swiss Federal Institute of Technology, Zürcher Strasse 111, CH-8903 Birmensdorf [0007]
www.trumerschutzbauten.com [0008]
www.geobrugg.com [0008]

Claims

Device in the form of an anchoring body ( 1 ) for the introduction of tensile forces ( 2 ) into the ground by means of anchor elements ( 3 ), which are each arranged in a borehole, wherein by pressing the borehole with a hardenable mass a cylindrical, the anchor element ( 3 ) concentrically enclosing injection body ( 4 ) is formed, one on the anchor element ( 3 ) transmits attacking force in the surrounding the borehole substrate, characterized in that at least two, preferably three or more anchor elements ( 3 ) are arranged in a spatial arrangement in the ground that their mutual distances at the air-side end are smaller than in the region of the opposite ends, and that the air-side ends of the anchor elements ( 3 ) close to the terrain surface a common anchor point for the tensile forces ( 2 ), wherein the anchor elements ( 3 ) approximately at ground level in a common anchor head plate ( 5 ) and are optionally attached to train or train and pressure, and wherein the grout ( 4 ) in the area near the anchor head plate ( 5 ) can merge into each other and penetrate each other and each other, with the result that in the interaction of the anchor elements ( 3 ) and the grout ( 4 ) with the subsoil area covered by these and / or interspersed among the traction forces ( 2 ) monolithically acting spatial anchoring bodies ( 1 ) is generated approximately in the shape of a cone or truncated pyramid.

Device according to claim 1, characterized in that the anchor elements ( 3 ) with respect to the longitudinal axis of the anchoring body ( 1 ) are inclined at an angle α of 5 ° to 45 °, preferably of about 25 ° outwards.

Device according to claim 1, characterized in that the anchor elements ( 3 ) with respect to the longitudinal axis of the anchoring body ( 1 ) are inclined at an angle α of 5 ° to 45 °, preferably of about 25 ° inwards to the longitudinal axis and are guided past one another in a crossing manner.

Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the anchor head plate ( 5 ) Openings for the passage and attachment of the anchor elements ( 3 ) having.

Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the openings for passing and securing the anchor elements ( 3 ) in the anchor head plate ( 5 ) from a round hole in the center ( 6 ) and from a wreath, optionally, from round holes or preferably from oblong holes ( 7 ) or from the edge of the anchor head plate ( 5 ) open slot holes ( 8th ) consist.

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the edge of the anchor head plate ( 5 ) in the area of the openings ( 7 ) 8th ) to the top or bottom bent at an angle β of 10 ° to 30 °, preferably about 20 ° ( 9 ) or bent.

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that on the anchor head plate ( 5 ), preferably at the level of its upper side, at least one force transmission element for introducing the tensile forces ( 2 ) is arranged, preferably at the edge of the anchor head plate ( 5 ) than in the form of the anchor head plate ( 5 ) integrated eye.

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that on the anchor head plate ( 5 ) one or more eyes ( 10 ) in each case in the spaces between adjacent slot holes ( 8th ) are mounted.

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that on the anchor head plate ( 5 ) one or more eyes respectively by crossbars ( 11 ) as the outer boundary of the oblong holes ( 7 ) are mounted.

Method for producing an anchoring body for a device according to one or more of the preceding claims, characterized in that three boreholes are preferably placed around an anchoring point in the ground such that their ends lying in the ground have a greater radial distance to the anchoring point than their air-side ends , wherein the boreholes after insertion of an anchor element ( 3 ) are pressed with a hardenable mass, with each armature element ( 3 ) an injection body ( 4 ), and wherein the anchor elements ( 3 ) approximately at the level of the terrain surface in a common anchor head plate ( 5 ) are summarized and tensile or anchored tensile and pressure resistant, with the result that in the interaction of the anchor elements ( 3 ) and the grout ( 4 ) with the enclosed and / or interspersed underground area of the the tensile forces ( 2 ) monolithically acting spatial anchoring bodies ( 1 ) is generated approximately in the shape of a cone or truncated pyramid.

Method according to claim 10, characterized in that in addition to the anchor elements ( 3 ) - preferably starting from the same working position of the drilling machine and thus also running through the anchoring point -, at least one pure injection hole without an anchor element ( 3 ) and pressed with hardenable mass, whereby in these Injizierbohrungen the grout ( 4a ) arise.

Method according to claim 10, characterized in that the injection bodies ( 4a ) the associated anchor element ( 3 ) spatially enclose at a mutual angular difference of the drilling axes γ of 3 ° to 15 °.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pressing bodies ( 4 ) and or ( 4a ) are preferably equipped with a known Nachverpresslanze with Nachverpressventilen so that, preferably in the lower half of the length of the Verpresskörper ( 4 ) and or ( 4a ), in each case one or more diameter enlargements ("Nachverpresskollen") ( 4b ) are produced as a result of the Nachverpressens with hardenable mass under increased pressure.

Method for reinforcing an anchoring body ( 1 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that, if necessary, even at a later date, further pure Injizierbohrungen ( 4a ), optionally provided with Nachverpresslanzen, in which of the anchor elements ( 3 ) and / or interspersed area, which are used to supplement, consolidate or consolidate the anchor body ( 1 ) are pressed with a hardenable mass and, if necessary, re-pressed.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the anchoring body ( 1 ) or around it conduits ( 12 ) for comparative density measurements.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the hardenable mass is mixed with a tracer substance for injecting or re-pressing the boreholes.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the anchor elements ( 3 ) as well as the injection bodies ( 4 ) and ( 4a ) have a different length and can run straight or optionally curved as planned.

Method for sizing an anchoring body ( 1 ) within an arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the dynamic load of the anchoring body ( 1 ) on the basis of the change in momentum of the inertial mass from the total volume of the anchoring body ( 1 ) and of the latter under the axial traction ( 2a ) activated burst cone ( 1a ) is calculated.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that in a static load test under the axial tensile force ( 2a ) the inclination angle φ of the boundary line (shear surface) of the escape cone ( 1a ) is measured against the vertical as the material characteristic of the type of substrate.

Method for the experimental determination of the inert mass of an anchoring body ( 1 ) within an arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that - within an experimental program yet to be determined - for determining a dynamic load of the anchoring body ( 1 ) and of the latter under the axial traction ( 2a ) activated burst cone ( 1a ) an axial tensile test under application of - in the experiment gradually increased - test load up to the load (limit load) within a loading time of 0.5 to 2.0 seconds is performed.