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Die Erfindung betrifft eine Testanordnung zum Testen der Festigkeit einer Verbindung zwischen einem Untergrund und einem darin eingesetzten Befestigungselement, ein Verfahren zum Testen der Festigkeit einer Verbindung zwischen einem Untergrund und einem darin eingesetzten Befestigungselement, und eine Verwendung.
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Bei der vorbohrungsfreien Direktmontage von sogenannten Setzbolzen mit Hilfe eines Bolzenschubgerätes kann es zu Setzausfällen kommen. Das bedeutet, dass die Bolzen in den Untergrund, wie zum Beispiel Beton (oder Vollstein), eingetrieben werden und zum Beispiel durch ein hartes Zuschlagskorn unter der Oberfläche abgelenkt werden können. Durch einen Setzausfall kann es vorkommen, dass die Bolzen nur eine sehr geringe bzw. gar keine Last aufnehmen können. Kann der Anwender einen solchen Setzausfall nicht erkennen, weil zum Beispiel der Nagel nicht aus dem Untergrund herausfällt, kann bei Anbringen der Last die Befestigung versagen.
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Herkömmlich kann die Erkennung von Setzausfällen durch eine spezielle Konstruktion von einem eingetriebenen Dämmstoffhalter und zugehörigen Setzgerät gelöst werden. Dabei wird das Setzgerät nach dem Setzvorgang mit einer definierten Kraft von einem Dämmstoffhalter abgezogen. Damit können allerdings nur für den speziellen Fall von Dämmstoffhaltern Setzausfälle erkannt werden. Ferner muss der Befestiger bei diesem System so ausgebildet werden, dass er direkt mit dem Setzgerät verbunden ist. Dies kann bei einzelnen Nägeln ohne einen besonderen Befestiger, wie zum Beispiel einen Dämmstoffhalter, nicht ausgeführt werden, da sie nur einen kleinen Kopf und somit eine geringe Angreiffläche aufweisen.
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Eine andere Möglichkeit der Erkennung von Setzausfällen ist die Prüfung mittels einer Last oder eines Prüfgeräts bei jedem einzelnen Nagel. Wenn jeder einzelne Nagel mit einem separaten Gerät geprüft werden muss, ist der Montageaufwand allerdings sehr hoch, bei Nägeln, die eben auf der Oberfläche des Betons sitzen, funktioniert dies auch nicht.
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EP 1,138,848 A1 offenbart ein Verfahren zum Setzen von Dämmstoffhaltern, bei dem der Dämmstoffhalter in einem ersten Arbeitsschritt mit einem Bolzensetzgerät befestigt wird. Nach dem Abnehmen des Bolzensetzgeräts wird in einem zweiten Arbeitsschritt anschließend oder auch zu einem späteren Zeitpunkt der Dämmstoffhalter einem Zugversuch unterworfen. Hierzu kann ein getrennter Prüfbolzen oder das Injektionsrohr eines Geräts verwendet werden, mit dem Dichtmasse in den Hohlraum des Dämmstoffhalters eingefüllt wird. Ebenfalls möglich ist es, an den Dämmstoffhalter eine Lasche über eine Sollbruchstelle anzubringen, die bei dem Zugversuch abgerissen wird.
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EP 0,636,754 A1 offenbart, dass bei der Befestigung von Verkleidungsplatten oder dergleichen am Untergrund mittels durch ein Setzgerät einstoß- und eintreibbarer Befestigungselemente deren ordnungsgemäße Anbringung nur schwer kontrolliert werden kann. Das ist aber wünschenswert, um beispielsweise Nacharbeiten an Fassaden zu vermeiden und Unfälle durch abfallende Platten zu verhindern. Um dem abzuhelfen, wird vorgeschlagen, zwischen dem Befestigungselement und einer den eigentlichen Schlagstößel des Setzgerätes führenden Hülse eine Kupplung vorzusehen, die nur bei Überschreiten einer vorgegebenen Haltekraft des Befestigungselements überwindbar ist.
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EP 0,448,277 A1 offenbart ein Sicherheitstestgerät. Um zu testen, ob eine Verbindung korrekt montiert worden ist, wird ein Testgerät als Teil der Verbindung mit montiert. Das Testgerät ist mit einem darin enthaltenen Abreißbereich ausgestattet, der bei einer vorbestimmten Herausziehkraft reißt. Falls die Verbindung fehlerhaft montiert worden ist, ist die Herausziehkraft ausreichend, um die Verbindung zu demontieren. Falls die Verbindung korrekt hergestellt worden ist, wird das Testgerät an dem abreißbaren Punkt brechen.
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DE 43 18 965 A1 offenbart, dass dem Befestigen von Isolationsplatten an Bauteilen dienende Befestigungselemente mittels Setzgeräten festgelegt werden. Mit Hilfe eines Reibkraft erzeugenden Verbindungsbereiches an einem Führungsrohr des Setzgerätes kann eine Setzkontrolle nach dem erfolgten Setzvorgang durchgeführt werden. Zu diesem Zweck ist die Reibkraft zwischen dem Führungsrohr und dem Inneren des Hohlschaftes des Befestigungselementes größer als die Reibkraft zwischen Hohlschaft und Isolationsplatten.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Festigkeit einer Verbindung zwischen einem Untergrund und einem darin eingesetzten Befestigungselement mit geringem Aufwand und hoher Zuverlässigkeit zu testen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Testanordnung zum Testen der Festigkeit einer Verbindung zwischen einem Untergrund und einem darin eingesetzten Befestigungselement, durch ein Verfahren zum Testen der Festigkeit einer Verbindung zwischen einem Untergrund und einem darin eingesetzten Befestigungselement und durch eine Verwendung mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Testanordnung zum Testen der Festigkeit einer Verbindung zwischen einem Untergrund und einem darin eingesetzten Befestigungselement geschaffen, wobei die Testanordnung ein Opferelement, das an dem Befestigungselement anbringbar ist, und ein Testgerät aufweist, das eingerichtet ist, eine Zugkraft auf das Opferelement auszuüben, das an dem in dem Untergrund eingesetzten Befestigungselement angebracht ist, womit anhand eines Versagens oder Standhaltens des Opferelements die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Untergrund und einem darin eingesetzten Befestigungselement getestet wird.
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Gemäß einem anderen Beispiel ist ein Opferelement zum Testen der Festigkeit einer Verbindung zwischen einem Untergrund und einem darin eingesetzten Befestigungselement geschaffen, wobei das Opferelement einen Aufnahmeabschnitt zum Aufnehmen des in den Untergrund einzusetzenden Befestigungselements, einen Angreifabschnitt zum Ausüben einer Zugkraft auf das Opferelement mittels Angreifens an dem Angreifabschnitt, und eine Verbindungsstruktur zwischen dem Aufnahmeabschnitt und dem Angreifabschnitt aufweist, die eingerichtet ist, erst bei Überschreiten einer vorgebbaren Zugkraft zwischen dem Aufnahmeabschnitt und dem Angreifabschnitt zu versagen.
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Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Testen der Festigkeit einer Verbindung zwischen einem Untergrund und einem darin eingesetzten Befestigungselement geschaffen, wobei bei dem Verfahren ein Opferelement an dem Befestigungselement angebracht wird und eine Zugkraft auf das Opferelement ausgeübt wird, das an dem in dem Untergrund eingesetzten Befestigungselement angebracht ist, womit anhand eines Versagens oder Standhaltens des Opferelements die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Untergrund und einem darin eingesetzten Befestigungselement getestet wird.
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Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Opferelement, das einen Aufnahmeabschnitt zum Aufnehmen eines in einen Untergrund einzusetzenden Befestigungselements und einen Angreifabschnitt zum Ausüben einer Zugkraft auf das Opferelement mittels Angreifens an dem Angreifabschnitt aufweist, zum Testen der Festigkeit einer Verbindung zwischen dem Untergrund und dem darin einzusetzenden Befestigungselement verwendet.
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Im Rahmen dieser Anmeldung kann unter dem Begriff „Untergrund” insbesondere ein zum Verankern des Befestigungselements geeigneter Verankerungsgrund verstanden werden. Ein solcher Verankerungsgrund kann insbesondere eine Wand, werter insbesondere eine vertikale Wand oder eine Decke, sein. Materialien für einen solchen Verankerungsgrund sind insbesondere Beton- und Mauerwerksbaustoffe oder auch Metall, Holzbaustoffe, Stein oder Kunststoffbauteile. Ferner kann ein solcher Verankerungsgrund auch ein beliebiger Kompositwerkstoff aus mehreren unterschiedlichen Materialkomponenten sein. Der Untergrund kann eine Decke, eine Wand oder ein Boden eines Bauwerks sein.
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Im Rahmen dieser Anmeldung kann unter einem „Befestigungselement” insbesondere eine physische Struktur verstanden werden, die zum Einschießen, Eindrehen, Einschrauben, Einschlagen, etc. in den Untergrund eingerichtet ist, um in dem dort eingebrachten Zustand mit einer ausreichend großen Haltekraft verankert zu sein. Insbesondere kann das Befestigungselement ein Nagel oder ein Bolzen sein, weiter insbesondere für eine Direktmontage (das heißt ohne Vorbohren).
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Im Rahmen dieser Anmeldung wird unter dem Begriff „Festigkeit” eine Charakteristik der Versenkung des Befestigungselements in den Untergrund verstanden. Das in den Untergrund eingesetzte Befestigungselement kann als ausreichend fest verankert gelten, wenn es einer vorgebbaren Zugkraft standhält, ohne aus dem Untergrund herausgezogen zu werden.
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Im Rahmen dieser Anmeldung kann unter dem Begriff „Opferelement” insbesondere eine physische Struktur verstanden werden, die zum Testen dient, ob eine Festigkeit einer Verbindung zwischen dem Untergrund und einem darin eingesetzten Befestigungselement ausreichend hoch ist. Hierzu wird auf das Opferelement (beispielsweise zwischen Untergrund und Befestigungselement) eine definierte Testbelastung aufgebracht. Ist das Befestigungselement ausreichend fest in dem Untergrund verankert, so wird das Befestigungselement die von dem Opferelement übertragene Kraft aushalten, ohne aus dem Untergrund herausgezogen zu werden. Ist die vorgebbare mechanische Belastungsfähigkeit des Opferelements aufgrund der aufgebrachten Testkraft erreicht, so reißt, bricht oder deformiert das Opferelement, was eine einwandfreie Verankerung des Befestigungselements in dem Untergrund dokumentiert. Ist das Befestigungselement in dem Untergrund nicht ausreichend stabil verankert, so wird bei Ausüben der Testkraft nicht das Opferelement zerstört, sondern das Befestigungselement aus dem Untergrund herausgezogen. Ein Benutzer kann dann schlussfolgern, dass das Befestigungselement in dem Untergrund nicht mit der erforderlichen Festigkeit eingebracht worden ist und dass ein Setzausfall vorliegt. Somit dient das Opferelement als Opferstruktur, die bei Überschreiten einer Mindestkraft, welche einer Sollfestigkeit des Befestigungselements in dem Untergrund entsprechen kann, definiert zerstört wird, um als Indikator für einen Benutzer zu dienen, dass das Befestigungselement in dem Untergrund ausreichend fest eingebracht ist. Das Opferelement kann auch als Sollbruchelement bezeichnet werden.
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Im Rahmen dieser Anmeldung wird unter dem Begriff „Zugkraft” insbesondere eine mechanische Belastung verstanden, die auf das Opferelement ausgeübt wird, um dieses von dem Untergrund bzw. dem Befestigungselement wegzuziehen. Die Richtung der Zugkraft ist daher von dem Opferelement zu dem Benutzer oder Setzgerät/Testgerät hin gerichtet, d. h. weg von dem Untergrund.
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Im Rahmen dieser Anmeldung wird unter dem Begriff „Versagen oder Standhalten” des Opferelements insbesondere verstanden, dass als Entscheidungskriterium hinsichtlich einer ausreichenden Verankerungsfestigkeit des Befestigungselements angesehen wird, ob das Opferelement der Testbelastung zerstörungsfrei standhält oder dadurch zerstört wird. Als ein solches Zerstören kann ein Anreißen des Opferelements, ein Abreißen des Opferelements, ein Brechen des Opferelements, ein plastisches Deformieren des Opferelements oder jede andere äußerlich in Erscheinung tretende irreversible Veränderung des Opferelements angesehen werden, die erst bei Überschreitung einer vorgebbaren mechanischen Mindestbelastung auftritt. Ein Versagen kann ein Brechen, ein Standhalten kann ein Nichtbrechen des Opferelements sein. Die Zugkraft wird dabei vorzugsweise so gewählt, dass sie größer ist als eine Maximalbelastung, die ein starr aufgehängtes Opferelement ohne Zerstörung aushalten kann. Die Zugkraft wird vorzugsweise gleichzeitig so gewählt, dass sie (mindestens) einer Mindestbelastung entspricht, die ein vorschriftsmäßig in dem Untergrund eingebrachtes Befestigungselement aushalten soll, ohne aus dem Untergrund herausgelöst zu werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Setzkontrolle für Befestigungselemente eines Montagesystems geschaffen. Dadurch ist die Prüfung jedes Befestigungselements unabhängig von dessen Ausbildung bzw. Kombination mit anderen Teilen (wie beispielsweise einem Dämmstoffhalter) ermöglicht. Es kann somit eine definierte Prüflast auf das Befestigungselement samt Opferelement zum Beispiel beim Abziehen eines Gerätes aufgebracht werden. Bei Versagen des Opferelements als Verbindungsmittel zwischen Befestigungselement und dem Gerät während des Abziehens kann eine ausreichende Festigkeit der Verankerung des Befestigungselements angenommen werden. Mit dem erfindungsgemäßen System ist es ermöglicht, jedes beliebige Befestigungselement unabhängig von dessen Größe oder Geometrie dahingehend zu testen, ob es die erforderliche Verankerungsfestigkeit aufweist oder nicht. Damit kann auch für Direktmontagesysteme eine zuverlässige und wenig aufwendige Detektion von versteckten Setzausfällen ermöglicht werden. Ein Bereich des Opferelements ist fest an dem Befestigungselement angeordnet. Ein Bereich des Opferelements kann mit dem Testgerät verbunden werden, so dass das Abziehen des Geräts gleichzeitig eine Prüfung der Festigkeit der Verbindung darstellt. Das andere Ende kann aber auch frei bleiben, so dass das Prüfgerät oder ein Benutzer von Hand das Abziehen bewerkstelligen kann.
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Im Weiteren werden zusätzliche Ausführungsbeispiele der Testanordnung, des Verfahrens und der Verwendung beschrieben.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Testanordnung ferner ein Setzgerät als Testgerät auf, das zum Einsetzen des Befestigungselements in den Untergrund eingerichtet ist. Dieses Einsetzen kann insbesondere ohne vorheriges Bilden einer Vorbohrung in dem Untergrund erfolgen, das heißt mittels Direktmontage. Bei einer Direktmontage kann es zu verdeckten Setzausfällen kommen, das heißt zu fehlerbehafteten Verankerungen eines Befestigungselements in dem Untergrund (zum Beispiel durch Verbiegen eines Nagels im Inneren einer Wand). Durch die erfindungsgemäße Testlogik kann auch ein solcher verdeckter Setzausfall mit geringem Aufwand und hoher Zuverlässigkeit erkannt werden. Das Setzgerät, das zum Einsetzen des Befestigungselements in den Untergrund eingerichtet ist, kann Teil der Testanordnung sein. Dieses Setzgerät kann zum Beispiel ein Bolzenschubgerät zum Einschießen von Bolzen in den Untergrund, zum Beispiel eine Betonwand, sein. Zum Beispiel kann ein solches Setzgerät für eine Direktmontage verwendet werden. Es kann zum Beispiel das DIVA 1-Bolzenschubgerät, das DIVA 1 PREMIUM-Bolzenschubgerät oder ein anderes Bolzenschubgerät der Firma Würth eingesetzt werden. Ein Befestigungselement kann in das Setzgerät eingeschoben werden. Eine Führungshülse des pistolenartigen Setzgeräts kann dann auf den Untergrund aufgesetzt werden. Nach korrektem Anpressen auf den Untergrund kann durch Betätigen des Abzugs ausgelöst werden, womit das Befestigungselement in den Untergrund eingeschoben wird. Durch Zündung der Kartusche wird das Befestigungselement somit in den Untergrund eingeschoben.
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Das Setzgerät kann ferner eingerichtet sein, das Opferelement zwischen dem Befestigungselement und dem Untergrund anzubringen. Anders ausgedrückt kann ein Bereich des Opferelements zwischen dem Befestigungselement und dem Untergrund gepresst sein. Ein anderer Bereich des Opferelements kann zwischen dem Befestigungselement und dem Untergrund hervorstehen, um dann von Hand oder unter Einsatz eines Testgeräts zum Testen mit einer Zugkraft beaufschlagt zu werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Testgerät das Setzgerät sein. Somit können Testgerät und Setzgerät das gleiche Gerät sein. Mit anderen Worten, wird das Setzgerät dann selbst mitverwendet, um nicht nur das Befestigungselement in den Untergrund einzubringen, sondern auch um die Festigkeit der Verankerung des Befestigungselements in dem Untergrund mittels Ausübens einer Testkraft auf das Opferelement zu überprüfen. Dadurch ist eine minimale Anzahl von Komponenten zum Setzen und Testen ausreichend, und es ist der Test in einem gemeinsamen Handgriff mit dem Einbringen des Befestigungselements möglich.
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Das Setzgerät kann einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen des Befestigungselements mit daran montiertem Opferelement und kann ein Eingriffselement zum Eingreifen in das Opferelement aufweisen. Nach einem Bewegen oder Einsetzen des in dem Aufnahmeraum aufgenommenen Befestigungselements in den Untergrund hinein kann das (zum Beispiel zuvor auf den Untergrund aufgesetzte) Setzgerät von dem Untergrund weggezogen werden, womit auf das Opferelement zwangsläufig die Zugkraft ausgeübt wird, da das Eingriffselement des Setzgeräts ja noch in das Opferelement eingreift oder daran angreift. Gemäß einer solchen Ausgestaltung kann mit einem einzigen zusammenhängenden Bewegungsablauf das Befestigungselement mittels des Setzgeräts in dem Untergrund versenkt werden, wodurch automatisch das Opferelement zwischen dem Befestigungselement einerseits und dem Eingriffselement andererseits verläuft. Ein Benutzer braucht nun nur noch das Setzgerät von dem Untergrund abzuziehen und übt mit dieser Bewegung die Testbelastung auf das Opferelement aus. Quasi ohne Zusatzaufwand gegenüber einer herkömmlichen Verankerung eines Befestigungselements in dem Untergrund kann dadurch benutzerfreundlich der Festigkeitstest durchgeführt werden.
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Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Testgerät von dem Setzgerät unterschiedlich sein. Somit ist es auch möglich, das Testgerät von dem Setzgerät separat vorzusehen, das heißt als zwei verschiedene Komponenten auszugestalten. Bei dieser Ausgestaltung kann der Benutzer zum Beispiel zunächst mit dem Setzgerät die verschiedenen Befestigungselemente in dem Untergrund verankern. Nach Abschluss dieser Setzphase kann in einer separaten Testphase mit einem eigens ausgebildeten Testgerät (zum Beispiel ein Griffstück zum Greifen durch einen Benutzer mit einem Haken zum Angreifen an dem Opferelement) die Festigkeit der Verbindung für jedes einzelne Befestigungselement getestet werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Testgerät (das mit dem Setzgerät gleich oder unterschiedlich sein kann) ein Eingriffselement, insbesondere einen Haken, zum Eingreifen in eine Eingriffsöffnung des Opferelements aufweisen. Ein Haken in einem Endabschnitt des Testgeräts ist eine mechanisch einfache Lösung, die es einem Benutzer intuitiv und mit einem Handgriff ermöglicht, in eine Eingriffsöffnung, wie zum Beispiel eine schlaufenartige Öse, des Opferelements einzufädeln und eine vorzugsweise definierte Prüfkraft aufzubringen. Statt einer Öse kann aber auch ein Loch in einem flächigen Streifen des Opferelements gebildet sein und entsprechend verwendet werden. Das Eigengewicht des Testgeräts kann eine Komponente der Prüfkraft oder kann die gesamte Prüfkraft darstellen. Eine durch einen Benutzer aufgebrachte Muskelkraft kann auf das Testgerät oder direkt an das Opferelement einwirken und kann eine Komponente der Prüfkraft oder kann die gesamte Prüfkraft darstellen. Die Prüfkraft kann zumindest eine Komponente haben, die parallel zu einer Verankerungsrichtung des Befestigungselements in dem Untergrund orientiert ist, um eine Auszugsprüfung durchzuführen. Es ist aber auch möglich, dass die Prüfkraft ausschließlich senkrecht zur Längsachse des Befestigungselements (zum Beispiel einer Schraube) verläuft.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Befestigungselement ein Nagel oder ein Bolzen sein. Es sind allerdings auch andere Befestigungselemente, wie zum Beispiel eine Schraube oder eine Niete, möglich. Auch eine Nagelschelle oder dergleichen kann ein solches Befestigungselement sein.
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Im Weiteren werden zusätzliche Ausführungsbeispiele des Opferelements beschrieben. Diese gelten auch für die Testanordnung, das Verfahren und die Verwendung.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Opferelement einen Aufnahmeabschnitt (insbesondere eine Öse oder dergleichen) zum Aufnehmen eines in einen Untergrund einzusetzenden Befestigungselements und einen Angreifabschnitt zum Angreifen eines Testgeräts zum Ausüben einer Zugkraft auf das Opferelement aufweisen. Die Aufnahmeöffnung des Aufnahmeabschnitts kann auf die Größe des Opferelements, zum Beispiel ein Nagel oder Bolzen, angepasst sein, so dass ein Benutzer zum Montieren des Befestigungselements dieses zunächst durch den Aufnahmeabschnitt des Opferelements durchsteckt und dann das Befestigungselement in den Untergrund einschiebt. Der gegenüberliegende Angreifabschnitt kann zum Beispiel ein freies Ende eines als Streifen ausgebildeten Opferelements darstellen, das händisch oder durch ein Gerät gegriffen werden kann.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Angreifabschnitt eine Öse zum Aufnehmen des Testgeräts zum Ausüben von dessen Zugkraft auf das Opferelement aufweisen. Bei Vorsehen einer solchen Öse, in die zum Beispiel ein Haken des Testgeräts eingreifen kann, ist eine intuitive Durchführung des Tests ermöglicht. Ferner ist durch das Vorsehen einer derartigen Öse sichergestellt, dass immer eine definierte Prüfkraft an einer definierten Stelle aufgebracht werden kann, und dass ein Test zum Beispiel nicht durch ein falsches oder nicht reproduzierbares Angreifen eines Benutzers oder eines Geräts an dem Opferelement verfälscht wird.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Opferelement zwischen der Öse und dem Angreifabschnitt einen Verbindungssteg aufweisen. Ein solcher Verbindungssteg kann so ausgebildet sein, dass er erst bei einer definierten Prüflast versagt. Insbesondere in Kombination mit zwei Ösen kann damit ein Test der Festigkeit der Verbindung unter wohldefinierten Bedingungen durchgeführt werden, so dass ein hoher Grad an Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit des Tests gewährleistet ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Opferelement ein Streifen oder ein Faden sein. Ein solcher Streifen kann das Opferelement bilden oder ein Abschnitt davon sein. Mit dem Befestigungselement kann zum Beispiel ein Kunststoffstreifen oder ähnliches Material, zum Beispiel ein Blechstreifen, am Untergrund befestigt werden. Dieser Kunststoff- oder Blechstreifen kann mit dem Setzgerät verbunden werden. Bei Wegnehmen des Setzgeräts wird der Kunststoff oder Blechstreifen zerrissen. Der Kunststoff- oder Blechstreifen kann so ausgebildet sein, dass er bei einer definierten Last reißt, zum Beispiel über die Definition des Materials und/oder der Form und/oder der Breite des Streifens. Der Kunststoff- oder Blechstreifen übernimmt die Funktion einer Sollbruchstelle. Es ist aber auch möglich, das Befestigungselement mittels eines Fadens oder Seilstücks mit dem Setzgerät zu verbinden. Dieser Faden oder dieses Seil kann an einem Anbauteil, das befestigt werden soll, festgemacht sein. Das Opferelement kann auch als Kunststoffspritzteil ausgeführt sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Opferelement aus Kunststoff, Metall, Papier, Karton, Stoff oder Gummi hergestellt sein. Solche Materialien sind kostengünstig und erlauben gleichzeitig, eine Grenzkraft zu definieren, bei welcher ein entsprechendes Opferelement zerstört wird.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Opferelement konfiguriert sein, erst bei Überschreitung einer vorgebbaren Schwellwertzugkraft zu versagen. Eine solche Schwellwertzugkraft kann je nach Anwendungsfall zum Beispiel in einem Bereich zwischen 10 N und 500 N liegen, insbesondere zwischen 10 N und 250 N oder zwischen 50 N und 250 N. Das Eigengewicht des Setzgeräts (zum Beispiel mit einer Masse von 2 kg bis 3 kg) kann bei einer Wand- oder Deckenmontage genutzt werden, um eine definierte Zugkraft aufzubringen. Somit dient das Opferelement als Opferstruktur, deren definiertes Zerstören bei Überschreiten einer vorgebbaren Schwellwertzugkraft gewährleistet ist. Es ist auch möglich, eine bestimmte Position des Opferelements geschwächt auszubilden, zum Beispiel mittels einer Perforation oder sonstigen Schwächungslinie, um eine Brech- oder Reißlinie an dieser Stelle definiert vorzusehen. Auch dies trägt zur Reproduzierbarkeit des Tests bei.
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Das Befestigungselement kann an dem Aufnahmeabschnitt des Opferelements vormontiert sein. Zum Beispiel kann das Opferelement auf das Befestigungselement aufgesteckt sein, so dass ein Benutzer eine solche vorkonfigurierte Baugruppe montagefertig einsetzen kann, um mit einem einfachen Bewegungsablauf diese Baugruppe in ein Setzgerät einzusetzen, das Setzgerät auf den Untergrund aufzusetzen und das Befestigungselement in den Untergrund zu schieben. Dann ist das System verankert und testbereit. Durch die Vormontage von Befestigungselement und Opferelement zum Bilden eines Befestigungskits sind Befestigungselement und Opferelement verliersicher aneinander angeordnet. Ferner ist die Handhabung für einen Benutzer deutlich vereinfacht und die Fehleranfälligkeit des sicherheitsrelevanten Systems reduziert, da ein Zusammenbau von Befestigungselement und Opferelement vor Verwendung entbehrlich ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Zugkraft von einem Benutzer von Hand auf das Opferelement ausgeübt werden. Wenn ein Benutzer von Hand das Opferelement testet, kann das System ohne weitere Komponente verwendet werden. Es ist zudem wünschenswert, dass ein Benutzer bei bestimmten Montagearbeiten nur eine geringe Anzahl von Komponenten bzw. Werkzeugen mit sich führt. Dies ist durch den Test von Hand ermöglicht. Zu diesem Zweck kann das Opferelement einen Handgriff zum Angreifen aufweisen.
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Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Befestigungselement mittels eines Setzgeräts in den Untergrund eingesetzt und dabei das Opferelement sandwichartig zwischen dem Befestigungselement und dem Untergrund angebracht werden, wobei die Zugkraft mittels Abziehens des Setzgeräts von dem Untergrund ausgeübt werden kann. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Opferelement beim Einsetzen des Befestigungselements in den Untergrund zwischen dem Befestigungselement und dem Untergrund angebracht werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind das Anbringen des Opferelements zwischen Befestigungselement und Untergrund einerseits und das Einbringen des Befestigungselements in den Untergrund andererseits in einer gemeinsamen Prozedur möglich. Dadurch ist der Zeitaufwand zum Montieren und Testen sehr gering.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Opferelement erst nach Einsetzen des Befestigungselements an dem Befestigungselement angebracht werden, insbesondere zwischen dem Befestigungselement und dem Untergrund. Gemäß dieser Ausgestaltung kann zunächst das Befestigungselement in herkömmlicher Weise in den Untergrund eingebracht werden. Erst nachfolgend wird dann das Opferelement an das Befestigungselement angestückt oder zwischen Befestigungselement und Untergrund eingeschoben. Dadurch ist auch ein nachträgliches Testen der Verbindung bei bereits verankerten Befestigungselementen ermöglicht, zum Beispiel im Rahmen einer technischen Überprüfung eines Gebäudes oder einer Anlage. Es sind somit Anwendungsfälle möglich, bei denen die Lasche oder ein andersartig gestaltetes Opferelement erst nach dem Einschieben der Befestigungselemente befestigt wird und dann mittels Ziehens an diesen Laschen der Test durchgeführt wird.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann zunächst ein Stift aus einem Setzgerät ausgefahren werden, um das Setzgerät von der Wand zu entfernen. Dadurch kann zum Beispiel mittels eines Elektromotors oder eines anderen Antriebs eine ausreichend große Testkraft erzeugt und mittels des Stifts übertragen werden. Dies kann zum Beispiel dann vorteilhaft sein, wenn die anzulegende Testkraft größer ist als die Muskelkraft eines Benutzers.
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Es kann ein Setzgerät oder Testgerät als Prüfgerät vorgesehen sein, das ein zum Beispiel als Lasche ausgebildetes Opferelement abreißen kann. Ein solcher Test kann nach dem Einschieben mehrerer Befestigungselemente der Reihe nach erfolgen, so dass nach und nach alle Opferelemente mit zugehörigem Befestigungselement mit dem Prüfgerät getestet werden. Alternativ zu einem solchen sequentiellen Test ist auch ein paralleler Test mehrerer Opferelemente mit zugehörigen Befestigungselementen möglich.
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Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine Waage, insbesondere eine Federwaage, an das Befestigungselement angehängt werden und eine definierte Prüflast ausgeübt werden, um die Festigkeit zu prüfen. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel ist ein Festigkeitstest möglich, ohne dass das Opferelement zerstört wird.
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Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die folgenden Figuren detailliert beschrieben.
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1 zeigt eine Testanordnung zum Testen der Festigkeit eines mittels eines Setzgeräts in einer Betonwand eingesetzten Befestigungsbolzens gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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2 zeigt eine Testanordnung gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Testen der Festigkeit eines mittels eines Setzgeräts in eine Betonwand eingesetzten Befestigungsbolzens.
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3 zeigt einen Befestigungsbolzen, der mit einem erfindungsgemäßen Direktmontagesystem in einem Untergrund verankert werden kann und einer Prüfung auf ausreichende Verankerungsfestigkeit unterzogen werden kann.
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4 zeigt den in 3 gezeigten Befestigungsbolzen, der vor Einschießen in eine Betonwand mit einem Zentrierring und einer Unterlegscheibe bestückt worden ist.
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5 zeigt einen Opfer- oder Sollbruchstreifen mit zwei Ösen und einem Verbindungssteg gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Testen der Festigkeit eines mittels eines Setzgeräts in einen Untergrund eingesetzten Befestigungselements gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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7 zeigt ein für mehrere Befestigungselemente gemeinsam vorgesehenes Opferelement gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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8 und 9 zeigen eine andere Testanordnung zum Testen der Festigkeit eines mittels eines Setzgeräts in eine Betonwand eingesetzten Befestigungsbolzens in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen, wobei ein Befestigungskit gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung eingesetzt wird.
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Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
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1 zeigt eine Testanordnung 100 zum Testen der Festigkeit einer Verbindung zwischen einem mittels eines Bolzenschubgeräts als Setzgerät 102 in eine Betonwand 104 eingesetzten Befestigungsbolzens 106 und der Betonwand 104 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Testanordnung 100 enthält einen Kunststoffstreifen 108 als Opferelement. Der Kunststoffstreifen 108 ist mittels des Bolzenschubgeräts als Setzgerät 102 zwischen dem Befestigungsbolzen 106 und der Betonwand 104 sandwichartig eingebracht. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Bolzenschubgerät als Setzgerät 102 mitverwendet, eine Zugkraft auf den Kunststoffstreifen 108 auszuüben, womit anhand eines Versagens oder Standhaltens des Kunststoffstreifens 108 die Verankerungsfestigkeit des in der Betonwand 104 eingesetzten Befestigungsbolzens 106 getestet wird.
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Zwischen einem Kopf 110 des Befestigungsbolzens 106 und einer Auflagefläche 112 der Betonwand 104 ist ein Metallring 114 angeordnet, der zum Beispiel als Unterlegscheibe bzw. zur Montage weiterer, in 1 nicht gezeigter Komponenten an der Betonwand 104 dient. Der Kunststoffstreifen 108 hat eine in 1 nicht gezeigte Öse, durch welche der Befestigungsbolzen 106 hindurch geschoben wird. Ein zugehöriges Stück des Kunststoffstreifens 108, das in 1 mit Bezugszeichen 116 bezeichnet ist, ist zwischen dem Metallring 114 und dem Kopf 110 verpresst.
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Ein Haken 118 des Bolzenschubgeräts als Setzgerät 102 greift an einer in 1 nicht gezeigten zweite Öse des Kunststoffstreifens 108 ein. Durch eine Gewichtskraft (in 1 symbolisiert durch den g-Vektor 120) des Bolzenschubgeräts als Setzgerät 102 und/oder durch eine gemäß 1 nach unten wirkende und von einem Benutzer ausgeübte Muskelkraft kann getestet werden, ob durch diese Zugkraft der Bolzen 106 aus der Betonwand 104 herausgezogen wird oder ob der Kunststoffstreifen 108 reißt. In ersterem Fall ist keine ausreichend sichere Verankerung des Bolzens 106 in der Betonwand 104 gegeben. In letzterem Fall ist eine ausreichend sichere Verankerung des Bolzens 106 in der Betonwand 104 gegeben, da nicht der Befestigungsbolzen 106 aus der Betonwand 104 herausfällt, sondern stattdessen das Opferelement 108 versagt, das heißt bricht bzw. reißt.
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In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Befestigungsbolzen 106 mittels des Bolzenschubgeräts als Setzgerät 102 in die Betonwand 104 eingesetzt. Der Kunststoffstreifen 108 wird auf die in 1 gezeigte Weise angebracht und verläuft zwischen der Einschussstelle des Befestigungsbolzens 106 einerseits und dem Haken 118 andererseits. Die Aufbringung der Zugkraft erfolgt mittels Abziehens des Bolzenschubgeräts als Setzgerät 102 nach unten hin und weg von dem Untergrund 104. Auf diese Weise kann das Setzen des Befestigungsbolzens 106 sowie das Testen der Festigkeit von dessen Verankerung in der Betonwand 104 simultan, das heißt mittels eines gemeinsamen Verfahrens durchgeführt werden.
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2 zeigt eine Testanordnung 200 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Befestigungsbolzen 106 zunächst mittels eines Setzgeräts 102 in der Betonwand 104 verankert, wie in 1 gezeigt. Nachfolgend wird aber ein von dem Setzgerät 102 separates Testgerät 208 mit einem Haken 202 verwendet, das ferner einen Handgriff 206 aufweist, so dass ein Benutzer durch Betätigen des Handgriffs 206 an dem Kunststoffstreifen 108 ziehen kann, um zu testen, ob der Befestigungsbolzen 106 ausreichend fest in der Betonwand 104 verankert ist. Eine Öse 204 in einem Endabschnitt des Kunststoffstreifens 108 dient zum Ineingriffnehmen des Hakens 202 als dem von dem Setzgerät 102 separat vorgesehenen Testgerät 208.
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3 zeigt einen für Direktmontagetechnik verwendbaren Befestigungsbolzen 106. Dieser enthält einen Spitzenbereich 300, in dem der Befestigungsbolzen 106 spitz zuläuft. An diesen Spitzenabschnitt 300 schließt sich ein zylindrischer Abschnitt 302 an, gefolgt von einem konischen Aufweitungsabschnitt 304, in dem der Außendurchmesser des Befestigungsbolzens 106 weiter ansteigt. Anschließend an diesen Aufweitungsabschnitt 304 ist ein weiterer zylindrischer Abschnitt 306 vorgesehen, der schließlich in den Bolzenkopf 110 mündet.
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4 zeigt nochmals den Befestigungsbolzen 106, nachdem der optionale Metallring 114 und ein optionaler Zentrierring 400 auf diesen übergeschoben worden sind. Der Metallring 114 dient dabei zum Beispiel zum Halten von abgehängten Decken, etc., insbesondere als eine Art Unterlegscheibe. Der zum Beispiel aus Kunststoff hergestellte Zentrierring 400 dient zum Zentrieren des Befestigungsbolzens 106 in einem Aufnahmeraum eines Setzgeräts (siehe 8, 9). Ein solcher Aufnahmeraum kann für Befestigungsbolzen unterschiedlicher Größen konfiguriert sein, so dass mittels des Zentrierrings 400 ein unterschiedlicher Durchmesser zwischen Aufnahmeraum und Befestigungsbolzen 106 ausgeglichen werden kann.
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5 zeigt ein Opferelement 108 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Das Opferelement 108 enthält eine erste Öse 502 zum Aufnehmen eines in eine Betonwand 104 einzusetzenden Befestigungsbolzens 106. Eine gegenüberliegende zweite Öse 504 ist vorgesehen, um einem Testgerät oder einem Bolzensetzgerät ein Angreifen an das Opferelement 108 (den Sollbruchstreifen) zum Ausüben einer Zugkraft zu ermöglichen. Zwischen den Ösen 502, 504 ist ein Verbindungssteg 506 gebildet. Dieser kann streifen- oder fadenförmig ausgebildet sein. Die Öse 502 wird zwischen Metallring 114 und Kopf 110 angebracht. Die andere Öse 504 dient zum Festlegen am Setzgerät oder kann alternativ als ein freies Ende zum Angreifen durch einen Benutzer oder ein Werkzeug als Testgerät ausgestaltet sein.
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Im Weiteren wird bezugnehmend auf 6 ein Flussdiagramm 600 beschrieben, das Prozeduren während eines Verfahrens zum Testen der Festigkeit der Verbindung zwischen einer Betonwand und einem darin eingesetzten Befestigungsbolzen zeigt.
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In einem Verfahrensschritt 605 wird ein Opferelement 108 (Sollbruchstreifen) auf einen Bolzen 106 aufgeschoben. In einem Verfahrensschritt 610 wird ein Metallring 114 auf den Bolzen 106 aufgeschoben. In einem Verfahrensschritt 615 wird der so vorbereitete Bolzen 106 in eine Betonwand 104 eingeschoben, wofür ein Bolzenschubgerät als Setzgerät 102 verwendet werden kann. In einem Verfahrensschritt 620 wird mit dem Setzgerät 102 eine definierte Zugkraft auf das Opferelement 108 aufgebracht. Fällt der Befestigungsbolzen 106 dabei aus der Betonwand 104 heraus, siehe Block 625, so fehlt eine ausreichende Festigkeit der Verbindung und die Prozedur beginnt mit einem neuen Opferelement 108 und mit einem neuen Bolzen 106 in Block 605. Reißt dagegen das Opferelement 108 während des Tests gemäß Block 620, wie in Block 630 dargestellt, so ist der Festigkeitstest positiv verlaufen und die Befestigungsprozedur ist beendet, siehe Bezugszeichen 635.
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7 zeigt ein als Sollbruchstreifen ausgebildetes Opferelement 108 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Das Opferelement 108 enthält einen flächigen Materialstreifen 702 (zum Beispiel aus Kunststoff), in den eine Mehrzahl von Aufnahmelöchern 704 eingebracht ist. Diese sind äquidistant angeordnet und können jeweils ein Befestigungselement aufnehmen. Optional kann zwischen jedem der Löcher 704 und einem Endabschnitt des Materialstreifens 702 eine Schwächungslinie 706, zum Beispiel in Form einer Perforation gebildet sein, um eine Versagenslinie für den Fall des Versagens eines zugehörigen Bereichs des Materialstreifens 702 bei Aufbringung einer Testlast zu definieren. Wenn in mehrere der Öffnungen 704 Befestigungselemente eingebracht werden, kann eine Zugkraft gemäß 7 nach oben ausgeübt werden, so dass die einzelnen Befestigungselemente entweder aus einer Wand herausfallen oder der Materialstreifen 702 entlang jeweiliger der Schwächungslinien 706 reißt. Dadurch kann die Festigkeit mit einem einzigen Materialstreifen 702 für eine Mehrzahl von Befestigungselementen getestet werden.
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8 und 9 zeigen eine Testanordnung 800 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Testen der Verbindung eines mittels eines Setzgeräts 102 in eine Betonwand 104 eingesetzten Befestigungsbolzens 106 und der Betonwand 104 in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen.
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Das Setzgerät 102, von dem in 8 und 9 nur ein betonwandseitiger Endabschnitt gezeigt ist, hat einen Aufnahmeraum 802 zum Aufnehmen des Befestigungsbolzens 106 mit daran bereits vormontiertem Opferelement 108.
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Ein Befestigungskit 810, das aus dem Opferelement 108 und dem daran vormontierten Befestigungsbolzen 106 gebildet ist, kann als Ganzes in den Aufnahmeraum 802 eingeführt werden. Der Befestigungsbolzen 106 kann zur Vormontage werkseitig durch eine Aufnahmeöffnung des streifenförmigen Opferelements 108 hindurchgeführt sein und reibschlüssig darin aufgenommen bleiben, was das Handhaben des Befestigungskits 810 für einen Benutzer erleichtert. Nach Einführen des Befestigungskits 810 in den Aufnahmeraum 802 kann eine Eingriffsöffnung des streifenförmigen Opferelements 108 mit einem Haken 118 des Setzgeräts 102 verhakt werden. Dieser Betriebszustand ist in 8 gezeigt.
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Danach wird zum Beispiel mittels Betätigens eines Bolzens 804 (und/oder unter Einsatz einer Kartusche) des Setzgeräts 102 der Befestigungsbolzen 106 in die Betonwand 104 eingetrieben. Das flexible Opferelement 108 folgt der Bewegung des Befestigungsbolzens 106. Nur der an dem Haken 118 verhakte Abschnitt des flexiblen Opferelements 108 verbleibt in Verbindung mit dem Setzgerät 102. Mittels Abziehens des Setzgeräts 102 weg von der Betonwand 104 in Richtung der Pfeile in 9 wird eine Kraft von zum Beispiel 100 N auf den Befestigungsbolzen 106 und das Opferelement 108 ausgeübt. Ist der Befestigungsbolzen 106 ohne Setzausfall in der Betonwand 106 verankert, so wird er aufgrund der zugehörigen Haltekraft durch die Zugkraft nicht aus der Betonwand 104 herausgezogen. Die Kraft wirkt dann voll auf das Opferelement 108 und führt, wenn die Zugkraft eine Maximalbelastung des Opferelements 108 überschreitet, zu einem Abreißen des Opferelements 108. Dieses Abreißereignis zeigt einem Benutzer an, dass der Befestigungsbolzen 106 ausreichend fest in der Betonwand 104 verankert ist.
