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Die Erfindung betrifft einen Anker mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine Befestigungsanordnung nach Anspruch 6 mit einem derartigen Anker.
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Aus der Druckschrift
EP 0 779 438 A1 ist ein Anker zur Befestigung einer Vorsatzschale an einer Tragschale bekannt. Derartige Anker werden insbesondere zur Sanierung von Gebäuden eingesetzt, bei denen an der tragenden Struktur – der Tragschale – eine Außenhaut aus Beton – die sogenannte Vorsatz- oder Wetterschale – befestigt ist. Zwischen Trag- und Vorsatzschale ist häufig eine nichttragende Isolierschicht angeordnet. Eine Sanierung kann erforderlich sein, wenn beispielsweise die ursprüngliche Verbindung von Trag- und Vorsatzschale aus jeweils eingegossenen Bolzen aufgrund von Korrosion zu versagen droht. Zur Sanierung wird eine Bohrung durch die Vorsatzschale hindurch bis in die Tragschale erstellt, eine aushärtbare Masse in die Bohrung im Bereich der Tragschale injiziert, der Anker in das Bohrloch geschoben und schließlich noch der Spalt zwischen Anker und Vorsatzschale mit einer aushärtbaren Masse verfüllt. Der Anker besteht aus einem im Wesentlichen zylindrischen Bolzen aus Metall und einem übergestülpten Kunststoffteil. Das Kunststoffteil bildet drei den Bolzen umschreibende Dichtringe. Ein erster Dichtring ist im eingebauten Zustand des Ankers am hinteren Ende der Bohrung im Bereich der Tragschale angeordnet. "Vorne" und "hinten" bezieht sich hier stets auf die Einbringrichtung des Ankers in die Bohrung. Der erste Dichtring sorgt für eine Abdichtung des Bolzens gegenüber der Wandung der Bohrung und bewirkt somit, dass die injizierte Masse durch das Einschieben des Bolzens in die Bohrung nicht in den Bereich zwischen Vorsatz- und Tragschale fließt. Hierdurch kommt es zu einer guten Verteilung der aushärtbaren Masse rings um den Bolzen, was die Haltewerte des Ankers begünstigt. Die anderen beiden Dichtringe dichten den Ringspalt zwischen Bolzen und Wandung der Bohrung im Bereich der Vorsatzschale ab. Die Befüllung dieses Bereichs mit aushärtbarer Masse erfolgt über einen Kanal im Bolzen, der sich ausgehend von einer Stirnseite des Bolzens zur zylindrischen Mantelfläche im Bereich des Ringspalts erstreckt. Um eine ausreichende Befüllung kontrollierbar zu machen, weist der hintere Dichtring mehrere Aussparungen auf, durch die überschüssige Masse austreten kann. Tritt an diesen Aussparungen Mörtel aus, so erkennt der Benutzer, dass ausreichend Masse injiziert wurde.
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Der bekannte Anker hat den Nachteil, dass für unterschiedliche Abstände von Vorsatz- zu Tragschale unterschiedliche Anker bereitgestellt werden müssen. Insbesondere müssen unterschiedliche Kunststoffteile hergestellt werden, was einen hohen Werkzeugaufwand nach sich zieht.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, den bekannten Anker dahingehend weiterzubilden, dass er einfach an unterschiedliche Abstände der Vorsatzschale zur Tragschale angepasst werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Anker mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Der erfindungsgemäße Anker weist einen Bolzen aus Metall auf und dient der Befestigung einer zweiten Schale, insbesondere einer Vorsatzschale, an einer ersten Schale, die tragende Funktion hat. Von einer Außenseite aus wird dazu ein Bohrloch durch die zweite Schale hindurch bis in die erste Schale eingebracht und eine aushärtende Masse in das Bohrloch im Bereich der ersten Schale injiziert. Der Anker wird in das Bohrloch eingebracht, verteilt dabei die aushärtende Masse im Bohrloch im Bereich der ersten Schale und erstreckt sich schließlich von der ersten bis in die zweite Schale hinein. An seinem in Einbringrichtung hinteren Ende sind am Anker mindestens zwei umlaufende Dichtringe angeordnet. Die beiden Dichtringe sind insbesondere aus einem Kunststoff und können einstückig miteinander verbunden sein. Im eingebauten Zustand sind die beiden Dichtringe im Bereich der zweiten Schale angeordnet und dichten den Anker gegenüber der Wandung des Bohrlochs in diesem Bereich ab. Der Abstand der beiden Dichtringe in Längsrichtung des Ankers entspricht idealerweise etwa der Dicke der zweiten Schale, kann aber auch geringer sein. Über eine am hinteren Ende des Ankers angeordnete Einfüllöffnung kann der Bereich zwischen den Dichtringen mit einer aushärtenden Masse verfüllt werden. Die Einfüllöffnung ist also über Kanäle oder dergleichen mit der Umfangsfläche des Bolzens verbunden. Die Dichtringe sorgen dafür, dass die aushärtende Masse innerhalb eines definierten Ringspalts zwischen Bolzen und zweiter Schale verteilt und durch Aushärten verklebt wird. Um sicher zu gehen, dass ausreichend aushärtende Masse verfüllt wird, weist der hintere der beiden Dichtringe mindestens eine Auslassöffnung auf, insbesondere in Form einer kleinen Ausnehmung. Sobald beim Injizieren der Masse in die Einfüllöffnung die Masse wieder aus der Auslassöffnung austritt, signalisiert dies dem Benutzer, dass eine ausreichende Menge injiziert wurde.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass am vorderen Ende des Bolzens ein Zentrierelement angeordnet ist. Hintergrund hierfür ist, dass hierdurch ein weiterer Dichtring im vorderen Bereich des Bolzens, wie in der Druckschrift
EP 0 779 438 A1 notwendig, entfallen kann. Damit braucht der Anker nicht mehr wie bisher bezüglich der Position dieses Dichtrings auf die jeweilige Einbausituation, insbesondere dem Abstand der beiden Schalen voneinander, angepasst werden. Insbesondere kann für die beiden erfindungsgemäßen Dichtringe am hinteren Ende des Bolzens immer das gleiche Kunststoffteil verwendet werden und zusätzlich lediglich ein Zentrierelement am vorderen Ende des Bolzens. Unterschiedliche Varianten können dann derart gebildet werden, dass lediglich der Bolzen unterschiedlich lang ist. Das Weglassen des vorderen Dichtrings ist jedoch nicht selbstverständlich, denn es hat sich gezeigt, dass hierdurch die Verklebung in der Tragschale verschlechtert wird. Hierfür scheint zunächst verantwortlich zu sein, dass aushärtbare Masse aus dem Bereich der ersten Schale in den Bereich zwischen die beiden Schalen fließen kann und der Ringspalt zwischen Bolzen und Wandung der Bohrung in der ersten Schale nicht zuverlässig verfüllt wird. Überraschend hat sich jedoch gezeigt, dass es genügt, wenn der Bolzen von Beginn des Einführens in die erste Schale zentriert im Bohrloch gehalten wird. Hierfür sorgt das erfindungsgemäße Zentrierelement. Zwar sorgen auch die beiden hinteren Dichtlippen für eine gewisse Zentrierung des Ankers, doch findet diese erst ganz am Ende der Einführbewegung statt. Auch ist die Zentrierwirkung dieser Dichtlippen aufgrund ihrer Elastizität und des Eigengewichts des Bolzens nur begrenzt. Die erfindungsgemäße Zentrierung über den gesamten Einführvorgang in der ersten Schale bewirkt, dass sich die aushärtende Masse von Anfang an gleichmäßig im Ringspalt zwischen Bolzen und Wandung des Bohrlochs verteilt. Selbst wenn ein Teil der Masse aus der ersten Schale dringt, ist dies unschädlich für die Befestigung.
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Vorzugsweise ist der Bolzen sehr "dick", also das Verhältnis von Außendurchmesser des Ankers zum Außendurchmesser des Bolzens kleiner 1,2, insbesondere kleiner 1,15. Insbesondere ist außerdem das Verhältnis der Länge zum Außendurchmesser des Bolzens kleiner 9. Als Außendurchmesser des Ankers wird der Durchmesser eines den Anker im Bereich der Dichtringe gedachten Umkreises verstanden. Tatsächlich kann es sein, dass sich eine größere Ausdehnung beispielsweise im Bereich des Zentrierelements ergibt, solange dieses noch nicht im Bohrloch angeordnet ist. Auch könnte im Einbauzustand ein Kragen oder dergleichen mit größerem Durchmesser an der Außenseite der zweiten Schale anliegen. Entscheidend sind hier jedoch die Durchmesserverhältnisse, die sich im Bohrloch im Einbauzustand ergeben. Vorzugsweise ist der Ringspalt, der bei der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung zwischen Bolzen und der Wandung des Bohrlochs angeordnet ist, "schmal", also das Verhältnis der Breite des Ringspalts zum Außendurchmesser des Bolzens kleiner 0,1, insbesondere kleiner 0,07. Aus dem dicken Bolzen und dem schmalen Ringspalt ergeben sich mehrere Vorteile: Zum einen wird nur wenig aushärtende Masse für die Ausfüllung des Ringspalts benötigt. Zum anderen genügt ein relativ kleiner Bohrlochdurchmesser, um einen Anker mit hoher Querkrafttragfähigkeit zu setzen, es kann also mit relativ kleinem Bohraufwand und einer geringen Zahl Ankern eine große Last abgetragen werden.
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Das Zentrierelement ist vorzugsweise als Kappe aus Kunststoff ausgeführt. Das Zentrierelement kann dadurch auf einfache Weise an die Geometrie des Bolzens angepasst werden und kann eleastisch gestaltet sein, um insbesondere flexibel bezüglich unterschiedlicher Bohrlochdurchmesser zu sein und eine zentrierend wirkende, radiale Vorspannung zu erzielen. Alternativ könnte das Zentrierelement aber auch beispielsweise als Drahtbiegeteil ausgeführt sein. Als Kappe ist das Zentrierelement insbesondere auf das vordere Ende des Bolzens aufsteckbar.
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Um den Anker leicht in das Bohrloch einführen zu können und eine elastische Verformbarkeit in radialer Richtung zu erzielen, schlägt die Erfindung vor, dass das Zentrierelement mehere über den Umfang verteilte radial nach außen und zum hinteren Ende des Ankers geneigte Flügel aufweist.
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Vorzugsweise ist der Bolzen im Wesentlichen zylindrisch. Dies schließt insbesondere nicht aus, dass an den Enden jeweils Fasen angeordnet sind. Auch kann die Oberfläche eine Strukurierung aufweisen. Die zylindrische Form ermöglicht eine einfache Herstellung aus stangenförmigen Halbzeugen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Die einzige 1 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung 1 mit einem erfindungsgemäßen Anker 2.
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Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung 1 dient der Befestigung einer Vorsatzschale 3 an einer Tragschale 4. Die Tragschale 4 wird im Weiteren als erste Schale 5 bezeichnet. Im Ausführungsbeispiel ist die erste Schale 5 eine tragende Wand aus Beton. Mit Abstand zur ersten Schale 5 ist die Vorsatzschale 3 befestigt. Die Vorsatzschale 3 wird im Weiteren als zweite Schale 6 bezeichnet. Sie ist ebenfalls aus Beton. Zwischen erster Schale 5 und zweiter Schale 6 ist eine Dämmschicht 7 aus Mineralwolle angeordnet. Ein Bohrloch 8 ist durch die zweite Schale 6 und die Dämmschicht 7 hindurch bis in die erste Schale 5 mittels Kernlochbohrung eingebracht worden. Das Bohrloch 8 ist ein Sackloch.
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Der Anker 2 ist im Bohrloch 8 angeordnet und erstreckt sich ebenfalls von der ersten Schale 5 bis in die zweite Schale 6. Der Anker 2 schließt mit einem hinteren Ende 9 mit einer Außenseite 10 der zweiten Schale 6 ab. Die Außenseite 10 der zweiten Schale 6 ist gleichzeitig Außenseite 10 einer von der zweiten Schale 6 gebildeten Fassade. "Vorne" und "hinten" beziehen sich jeweils auf eine Einbringrichtung E des Ankers 2 in das Bohrloch 8. Der Anker 2 weist drei Bauteile auf: Fast über seine ganze Länge erstreckt sich ein zylindrischer Bolzen 11 aus Stahl. Auf ein vorderes Ende 12 des Bolzens 11 ist ein Zentrierelement 13 als ein zweites Bauteil des Ankers 2 aufgesteckt. Das Zentrierelement 13 ist als im Wesentlichen topfförmige Kappe 14 aus Kunststoff ausgebildet, von dessen Rand über den Umfang verteilt radial nach außen und zum hinteren Ende 9 des Ankers 2 geneigte Flügel 15 abstehen.
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Am hinteren Ende 9 des Ankers 2 ist als drittes Bauteil ein Käfig 16 auf den Bolzen 11 aufgesteckt. Der Käfig 16 weist eine im Wesentlichen kreisförmige Scheibe 17 auf, die den Anker 2 am hinteren Ende 9 abschließt. Der äußere Umfang der Scheibe 17 bildet einen ersten Dichtring 18, der im Bereich der Mündung des Bohrlochs 8 an dessen Wandung 19 anliegt. Die Scheibe 17 liegt am hinteren Ende des Bolzens 11 an (nicht dargestellt) und überragt diesen in radialer Richtung. Ausgehend von diesem, den Bolzen 11 überragenden Teil der Scheibe 17 erstrecken sich in Längsrichtung des Ankers 2 über den Umfang verteilt zwei Stege 20 des Käfigs 16 und verbinden so die Scheibe 17 mit einem den Bolzen 11 eng umfassenden Ring 21. Den Ring 21 überragen radial ein zweiter und ein dritter Dichtring 22, 23, die ebenfalls an der Wandung 19 des Bohrlochs 8 anliegen.
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In der Scheibe 17 ist mittig eine Einfüllöffnung 24 angeordnet, die über einen zunächst axial und dann radial verlaufenden Kanal (nicht dargestellt) im Bolzen 11 mit einer Öffnung 25 am Umfang des Bolzens 11 verbunden ist. Die Öffnung 25 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtring 18, 22 angeordnet. Dies ermöglicht, dass von der Einfüllöffnung 24 aus eine aushärtende Masse (nicht dargestellt) in den Raum zwischen Bolzen 11 und Wandung 19 des Bohrlochs 8 im Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtring 18, 22 injiziert wird. Vier kleine Auslassöffnungen 26 in Form von Ausnehmungen am ersten Dichtring 18 ermöglichen, dass die Masse dennoch aus dem Bohrloch 8 austreten kann. Dies dient zur Kontrolle, dass ausreichend Masse verfüllt wurde.
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Zum Setzen des Ankers 2 wird zunächst eine aushärtende Masse 27 in das Bohrloch 8 im Bereich der ersten Schale 5 injiziert. Dann wird der Anker 2 so weit in das Bohrloch 8 eingeschoben, bis die Scheibe 17 mit dem Mund des Bohrlochs 8 abschließt. Beim Einschieben wird der Anker 2 durch das Zentrierelement 13 im Bohrloch 8 weitgehend zentrisch geführt. Das Zentrierelement 13 wirkt dabei einer Gewichtskraft F, die senkrecht zur Einbringrichtung E wirkt, entgegen. Hierdurch verteilt sich die aushärtende Masse 27 gleichmäßig um den Anker 2 und tritt zu einem kleinen Teil aus der ersten Schale 5 hinaus in den Bereich der Dämmschicht 7, was jedoch unschädlich ist. Nach oder während des Aushärtens der Masse 27 wird eine weitere aushärtende Masse, die die gleiche oder eine andere Zusammensetzung haben kann, wie beschrieben durch die Einfüllöffnung 24 hindurch im Bereich der zweiten Schale 6 injiziert. Nach dem Aushärten ist der Bolzen 11 mit den beiden Schalen 5, 6 fest verbunden und kann hohe Zug- und Querkräfte übertragen.
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Die Übertragbarkeit von Querkräften wird dadurch begünstigt, dass der Bolzen 11 relativ dick ist. So liegt das Verhältnis seiner Länge L zu seinem Außendurchmesser d bei etwa 5,7 und das Verhältnis des Außendurchmessers D des Ankers 2 zum Außendurchmesser d des Bolzens 11 im Bereich der Dichtringe 18, 22, 23 bei etwa 1,17. Die Breite B des Ringspalts 28 zwischen dem Bolzen 11 und der Wandung 19 des Bohrlochs 8 ist gering. Die Befestigungsanordnung 1 weist ein Verhältnis von der Breite B des Ringspalts 28 zum Außendurchmesser d des Bolzens 11 von etwa 0,07 auf. Da für die Übertragbarkeit von Kräften der Querschnitt des Bolzens 11 entscheidend ist, werden durch diese geometrischen Verhältnisse bei einem relativ kleinen Bohrloch 8 relativ hohe Haltewerte erreicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Befestigungsanordnung
- 2
- Anker
- 3
- Vorsatzschale
- 4
- Tragschale
- 5
- erste Schale
- 6
- zweite Schale
- 7
- Dämmschicht
- 8
- Bohrloch
- 9
- hinteres Ende des Ankers 2
- 10
- Außenseite
- 11
- Bolzen
- 12
- vorderes Ende des Bolzens 11
- 13
- Zentrierelement
- 14
- Kappe
- 15
- Flügel
- 16
- Käfig
- 17
- Scheibe
- 18
- erster Dichtring
- 19
- Wandung des Bohrlochs 8
- 20
- Steg
- 21
- Ring
- 22
- zweiter Dichtring
- 23
- dritter Dichtring
- 24
- Einfüllöffnung
- 25
- Öffnung
- 26
- Auslassöffnung
- 27
- aushärtende Masse
- 28
- Ringspalt
- B
- Breite des Ringspalts 28
- d
- Außendurchmesser des Bolzens 11
- D
- Außendurchmesser des Ankers 2
- E
- Einbringrichtung des Ankers 2
- F
- Gewichtskraft
- L
- Länge des Bolzens 11
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0779438 A1 [0002, 0006]
