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Die Erfindung betrifft ein Schraubfundament zur Verankerung von Gegenständen im Erdboden mit einem Korrosionsschutz.
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Schraubfundamente zur Verankerung von Gegenständen im Erdboden sind aus dem Stand der Technik bekannt. Schraubfundamente werden aufgrund der Belastung häufig aus Metall hergestellt. Aus Kosten- und Stabilitätsgründen hat sich durchgesetzt, dass die Schraubfundamente nicht aus korrosionsbeständigem Edelstahl oder Aluminium, sondern aus Stahl oder Stahlblech hergestellt werden und anschließend durch eine Oberflächenbehandlung wie beispielsweise Feuerverzinken gegen Korrosion geschützt werden.
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In der Praxis haben sich bei derartigen Korrosionsschutzmaßnahmen Nachteile in der Haltbarkeit der Zinkschicht gezeigt. So wird beispielsweise für den Gebäudebau, das Aufstellen von Wohncontainern oder im bei der Freiflächen-Solarmodulaufständerung vielfach eine Lebensdauer von 25, 50 oder 100 Jahren gefordert. Insbesondere der in dem Bereich der Ackerkrume eingebrachte Abschnitt des Schraubfundaments genügt diesen Lebensdaueranforderungen nicht. Im Bereich der Ackerkrume, d. h. in der Regel in einer 40 cm dicken Deckschicht des Erdbodens, ist das Schraubfundament besonders anfällig für Korrosion. Insbesondere in diesem Bereich gelangt genügend Feuchtigkeit und Luft bzw. Sauerstoff an das Schraubfundament, was zu Korrosion führen kann. Darüber hinaus kann die Korrosionsschicht geschwächt werden, sei es durch mechanischen Abtrag beispielsweise beim Eindrehen oder durch einen (kontinuierlichen) Abbau der vor Korrosion schützenden Zinkschicht beispielsweise durch chemische Zersetzung, insbesondere durch Oxidation. In vielen Fällen wird die geforderte Lebensdauer nicht erfüllt.
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Die vorliegende Aufgabe besteht somit darin, ein Schraubfundament bereitzustellen, welches die vorstehend genannten Nachteile beseitigt, eine längere Lebensdauer der Schraubfundamente ermöglicht und kostengünstig herstellbar ist.
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Die Erfindung wird durch ein Schraubfundament gemäß Anspruch 1 gelöst. Weiter bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Das erfindungsgemäße Schraubfundament zur Verankerung von Gegenständen im Erdboden umfasst eine Schraubfundamenthülse aus Metall. Die Schraubfundamenthülse weist einen zylindrischen Halteabschnitt und einen sich verjüngenden Verankerungsabschnitt auf. Die Schraubfundamenthülse ist zumindest abschnittsweise von einer Schraubwendel umgeben. An der Schraubfundamenthülse ist ein über einen Außendurchmesser des Halteabschnitts hinausragendes Räumelement angeordnet. Zwischen dem Räumelement und einem freien, dem Verankerungsabschnitt gegenüberliegenden Ende des Halteabschnitts ist umfänglich am Halteabschnitt eine Korrosionsschutzschicht angebracht.
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Das Räumelement ragt dabei insbesondere über den Außendurchmesser des Halteabschnitts in den Bereich hinaus, in welchem die Korrosionsschutzschicht angebracht ist. Dies ist insbesondere dann relevant, wenn der Halteabschnitt mehrere zylindrische oder hohlzylindrische Bereiche aufweist, welche unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen. Der Längsbereich des Halteabschnitts, welcher mit der Korrosionsschutzschicht umgeben ist, kann auch als Korrosionsschutzabschnitt bezeichnet werden. Wird das Schraubfundament bündig in den Erdboden eingedreht, so handelt es sich bei dem Korrosionsschutzabschnitt um den oberen Bereich des Halteabschnitts, welcher sich vom freien Ende wegerstreckt. Sofern das Schraubfundament aus dem Erdboden herausragen soll, so wird die Korrosionsschutzschicht in dem Längsbereich des Schraubfundaments angebracht, welche in die Ackerkrume, d. h. in den oberen Bereich des Erdbodens eingebracht wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn Gegenstände wie eine Solarmodulaufständerung in einer gewissen Höhe über dem Erdboden gehalten bzw. verankert werden.
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Das Räumelement ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass beim Einschrauben des Schraubfundaments in den Erdboden ein erdbodenfreier Raum freigeräumt wird, wobei der Durchmesser des erdbodenfreien Raums mindestens gleichgroß wie der Durchmesser der Korrosionsschutzschicht ist. Beim Eindrehen des Schraubfundaments in den Erdboden wird auf Grund der wesentlichen zylindrischen Ausbildung des Schraubfundaments eine zylindrische Erdbohrung freigeräumt. Durch das Räumelement wird der Durchmesser der Bohrung bzw. des erdbodenfreien Raums derart ausgebildet, dass der Durchmesser beim Einschrauben oberhalb des Räumelementes mindestens gleich groß wie der Durchmesser der Korrosionsschutzschicht ist. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass der Kontakt der Korrosionsschutzschicht mit dem umliegenden Erdboden reduziert wird und somit auch die Verletzung oder Beschädigung der Korrosionsschutzschicht reduziert oder vermieden wird.
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Das Räumelement ist jedoch auch derart dimensionierbar, dass der erdbodenfreie Raum um einen größeren Durchmesser als der Außendurchmesser der Korrosionsschutzschicht aufweist. Dadurch wird die Gefahr der Beschädigung der Korrosionsschutzschicht weiter verringert. In einem solchen Fall ist es jedoch ratsam, den erdbodenfreien Raum nach dem Eindrehen zu beseitigen, d.h. mit Erdboden aufzufüllen, um das Sammeln von Wasser und/oder Sauerstoff an der Schraubfundamentoberfläche zu minimieren. Zudem wird durch das Verdichten die Stabilität des Schraubfundaments bzw. der Verankerung im Erdboden erhöht.
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Je nach Bodenbeschaffenheit bleibt der erdbodenfreie Raum als stabiles Bohrloch erdbodenfrei, beispielsweise bei lehmigen Böden, oder der Erdboden rieselt bzw. rutscht von den Seitenflächen des Bohrlochs nach füllt den erdbodenfreien Raum zumindest teilweise wieder auf. Selbst im letztgenannten Fall wird eine Beschädigung der Korrosionsschutzschicht minimiert, da der Erdboden aufgelockert und der mechanische Kontakt zwischen Erdboden und Korrosionsschutzschicht reduziert wird.
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Bevorzugt umfasst das Räumelement einen umlaufenden Wulst. Vorzugsweise ist der umlaufende Wulst bzw. die umlaufende Rippe am zylindrischen Halteabschnitt angeordnet. Der Wulst ist in einer Ausführung integral mit der Schraubfundamenthülse ausgebildet. Die Hülse ist zu einem solchen Zweck stauchbar, so dass eine sich wellenförmige nach außen erstreckende, umlaufende Rippe entsteht. Der umlaufende Wulst ist in einer weiteren Ausführungsform als separates Teil ausbildbar und mit diesem lösbar oder nicht lösbar verbindbar. Eine lösbare Verbindung kann beispielsweise durch Klemmen oder eine formschlüssige Verbindung hergestellt werden. Alternativ ist der Wulst über Fügeverfahren wie Schweißen oder Kleben oder durch Umformen der Schraubfundamenthülse/des Wulstes mit der Hülse verbindbar.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform umfasst das Räumelement eine sich in Längsrichtung des Schraubfundaments erstreckende Rippe. Die Hauptausdehnungsrichtung der Rippe ist somit im Wesentlichen in Längsrichtung des Schraubfundaments angeordnet, kann jedoch darüber hinaus auch eine Komponente in Umfangsrichtung aufweisen, so dass die Rippe schräg am Außendurchmesser der Hülse angeordnet ist. Die Rippe ist in einer einfachen Form als quaderförmiges Element, beispielsweise als ein Vierkantstahl auf den Außendurchmesser der Schraubfundamenthülse aufgebracht. Zur Reduzierung des Eindrehwiderstands kann die Rippe dahingehend optimiert sein, dass sie eine gekrümmte, beim Eindrehen vorauseilende Oberfläche aufweist. Beispielsweise kann die Rippe aus einem in Längsrichtung halbierten Rohr bestehen, welche auf die Schraubfundamenthülse aufgebracht, insbesondere aufgeschweißt ist. Beim Eindrehen rotiert die Rippe um eine Symmetrieachse der Schraubfundamenthülse. Dadurch wird in Eindrehrichtung oberhalb der Rippe ein erdbodenfreier Raum freigeräumt, weleher einen größeren Durchmesser als der Außendurchmesser des Korrosionsschutzabschnitts aufweist.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausbildung wird das Räumelement dadurch gebildet, dass der Halteabschnitt zu seinem freien Ende hin verjüngt ist, insbesondere eine verjüngende Schulter am Außendurchmesser aufweist. Somit dient der von der Schulter zum Verankerungsabschnitt sich erstreckende Bereich des Halteabschnitts als Räumelement. Oberhalb der Schulter, d.h. im Bereich des Korrosionsschutzabschnitts, wird ein erdbodenfreier Raum freigeräumt, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser des unteren Längenbereichs des Halteabschnitts entspricht, jedoch größer als der Außendurchmesser des Halteabschnitts oberhalb der Schulter im Bereich des Korrosionsschutzabschnitts ist. Der Halteabschnitt mit den beiden Bereichen unterschiedlicher Außendurchmesser ist einteilig oder mehrteilig herstellbar. Insbesondere sind Rohre unterschiedlichen Durchmessers zu einem Halteabschnitt mit unterschiedlichen Außendurchmessern überlappend oder nicht überlappend verbindbar, insbesondere verschweißbar oder verpressbar.
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Vorzugsweise ist das Räumelement lösbar, beispielsweise durch eine formschlüssige Verbindung oder durch eine Klemmverbindung, oder nicht lösbar, beispielsweise durch eine Schweiß- oder Klebeverbindung, mit der Schraubfundamenthülse verbunden. Alternativ ist das Räumelement integral mit diesem ausgebildet, beispielsweise durch Gießen, durch Umformen bzw. Urformen oder durch eine materialabtragende Bearbeitung. Eine lösbare Verbindung des Räumelements mit dem Schraubelement kann auch derart ausgebildet sein, dass das Räumelement Teil der Einschraubvorrichtung bzw. des Einschraubwerkzeugs für das Schraubfundament ist. Das Räumelement ist während des Eindrehvorgangs mit dem Schraubfundament verbunden, beispielsweise klemmend oder formschlüssig, und wird nach dem Eindrehen zusammen mit dem Einschraubwerkzeug entfernt. Beispielsweise ist ein solches Räumelement als rohrförmige, zweiteilige Hülse ausbildbar, welche das Schraubfundament beim Einschrauben im Korrosionsschutzabschnitt klemmend umgibt.
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Vorzugsweise sind die Schraubfundamenthülse sowie die Schraubwendel aus einem Metall hergestellt. Die Metallelemente sind zum Korrosionsschutz vorzugsweise oberflächenbehandelt, insbesondere durch Verzinken geschützt. Die Oberfläche ist somit beispielsweise feuerverzinkt oder durch thermisches Spritzen mit Zink oberflächenbehandelt. Auch ist die Oberfläche galvanisch verzinkbar. Somit ist das Schraubfundament gegen Korrosion geschützt. Im Bereich der Korrosionsschutzschicht weist das Schraubfundament einen zusätzlichen Korrosionsschutz durch die Oberflächenbehandlung und die Korrosionsschutzschicht auf.
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Die Korrosionsschutzschicht enthält vorzugsweise Wachs, Fett oder Bitumen. Beispielsweise ist als Korrosionsschutzschicht ein Unterbodenschutz aus dem Kfz-Bereich verwendbar. Ebenfalls vorzugsweise umfasst die Korrosionsschutzschicht eine Folie oder dergleichen, welche zur Versiegelung um die Schraubfundamenthülse gewickelt ist. Sie kann durch Kleben an der Hülse befestigt werden. Die Folie ist insbesondere eine Kunststofffolie. Sie ist vorzugsweise luft- und/oder wasserundurchlässig. Auch kann die Korrosionsschutzschicht durch Pulverbeschichten hergestellt werden. Vorzugsweise erfolgt die Beschichtung in einem großtechnischen Verfahren, beispielsweise durch Eintauchen des freien Endes des Schraubfundaments in ein Tauchbad und anschließendem Aushärten der Korrosionsschutzschicht.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Korrosionsschutzschicht vom freien Ende des Halteabschnitts weg auf einer Länge von etwa 40 cm am Außendurchmesser des Halteabschnitts bzw. der Schraubfundamenthülse. Dieser Bereich des Schraubfundaments ist beim bündigen Einschrauben des Schraubfundaments mit der Ackerkrume in Kontakt. Insbesondere in diesem Bereich besteht eine erhöhte Gefährdung durch Korrosion. Sofern das Schraubfundament nicht bündig in den Erdboden eingeschraubt werden soll, so kann der mit einer Korrosionsschutzschicht versehene Bereich der Schraubfundamenthülse entlang ihrer Längsrichtung derart gewählt werden, dass er nach dem Einschrauben im Bereich der Ackerkrume angeordnet ist. Auch in einem solchen Fall weist der Korrosionsschutzabschnitt vorzugsweise eine Länge von etwa 40 cm auf.
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Vorzugsweise ist am freien Ende des Halteabschnitts eine Abdeckung angeordnet. Die Abdeckung soll dabei insbesondere verhindern, dass Flüssigkeit wie Oberflächen- beziehungsweise Regenwasser zwischen die Korrosionsschutzschicht und die Schraubfundamenthülse eindringt. Die Abdeckung ist insbesondere als konzentrischer Ring ausgebildet, welche an der Schraubfundamenthülse befestigt ist. Somit ist in den hohlzylindrischen Halteabschnitts ein Pfosten einsteckbar. Sofern der zu befestigende Gegenstand auf dem Schraubfundament aufliegt und mit diesem beispielsweise über eine Schraubverbindung verbunden wird, so ist die Abdeckung auch als vollflächige, kreisrunde Abdeckung ausbildbar, welche den Hohlraum innerhalb der Schraubfundamenthülse verschließt. Darüber hinaus ist die Abdeckung auch derart ausbildbar, dass beim Eindrehen des Schraubfundaments eine Verdichtung des um den Halteabschnitt befindlichen Erdbodens stattfindet. Dies ist beispielsweise durch eine konisch sich nach unten verbreiternde Abdeckung realisierbar.
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Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schraubfundaments werden im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
- 1: eine dreidimensionale Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schraubfundaments,
- 2: eine Schnittdarstellung des Schraubfundaments gemäß 1,
- 2a-c: Schnittdarstellungen eines erfindungsgemäßen Räumelements,
- 3: eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schraubfundaments,
- 3a: eine dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäßen Wulstes, und
- 4: eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schraubfundaments.
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Das in 1 gezeigte, erfindungsgemäße Schraubfundament 1 weist eine Schraubfundamenthülse 10 auf. Die Schraubfundamenthülse 10 umfasst einen rohrförmig ausgebildeten Halteabschnitt 12 und einen sich verjüngenden Verankerungsabschnitt 14. Am oberen Ende des Halteabschnitts 12 weist dieser ein freies Ende 13 auf. Am gegenüberliegenden Ende des Halteabschnitts 12 ist der Verankerungsabschnitt 14 angeordnet. Der Verankerungsabschnitt 14 weist einen konischen Bereich 15 sowie eine Schraubfundamentspitze 16 auf. Der konische Verankerungsabschnitt 14 ist abschnittsweise von einer Schraubwendel 17 umgeben. Die Hülse 10 ist als rohrförmiger Hohlkörper ausgebildet, wobei jedoch die Schraubfundamentspitze 16 aus Festigkeitsgründen massiv ausgebildet ist. Die Schraubfundamenthülse 10 und die Schraubwendel 17 sind aus Metall hergestellt und anschließend feuerverzinkt.
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Am Außenumfang des Halteabschnitts 12 ist ein Räumelement 20 in Form eines Vierkanteisens 22 angeordnet. Das Vierkanteisen 22 ist dabei derart an der Hülse 10 angeschweißt, dass die Längsachse des Vierkanteisens 22 parallel zu einer Symmetrieachse 2 der Hülse 10 angeordnet ist. Das Vierkanteisen 22 weist eine Länge von 10 cm auf. Zwischen dem oberen Ende des Vierkanteisens 22 und dem freien Ende 13 des Halteabschnitts 12 ist die Hülse 10 bzw. der Halteabschnitt 12 von einer Korrosionsschutzschicht 30 umgeben. Die Korrosionsschutzschicht 30 kann beispielsweise aus Wachs, Bitumen, Fett oder einer Folie bestehen. Durch die Korrosionsschutzschicht 30 wird verhindert, dass Luft bzw. Sauerstoff, Feuchtigkeit sowie die Zinkschicht zersetzende Stoffe an den umschlossenen Bereich der Hülse 10 gelangen.
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Wie in 2 gezeigt, ist der Radius r2, d. h. der Radius von der Symmetrieachse 2 bis zum Außenumfang des Räumelements 20 größer als der Außenradius R der Korrosionsschutzschicht und auch größer als der Außenradius r1 des Halteabschnitts 12. Dadurch wird beim Eindrehen des Schraubfundaments in den Erdboden 3 ein erdbodenfreier Raum 4 geschaffen, welcher den Durchmesser d2 aufweist. Der erdbodenfreie Raum 4 hat somit einen größeren Durchmesser als der Durchmesser D der Korrosionsschutzschicht 30. Dadurch wird vermieden, dass die Korrosionsschutzschicht 30 beim Eindrehen in den Erdboden vom umliegenden Erdboden angegriffen oder zerstört wird.
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Das freie Ende 13 des Halteabschnitts 12 schließt bündig mit dem Erdboden 3 ab. Nach Eindrehen des Schraubfundaments 1 kann der Erdboden 3 im oberen Bereich verdichtet werden. Dadurch wird der erdbodenfreie Raum 4 aufgelöst und der Erdboden 3 reicht bis zur Korrosionsschutzschicht 30. Dies verbessert zum einen die Haltbarkeit der Korrosionsschutzschicht 30 und erhöht zum anderen die Stabilität des Schraubfundaments 1. In den zylinderrohrförmigen Halteabschnitt 12 kann ein im Erdreich zu verankernder Pfosten eingebracht werden.
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Das als Räumelement 20 an der Hülse 10 angebrachte Vierkanteisen 22 weist in seiner einfachsten Form einen quadratischen bzw. rechteckigen Querschnitt auf und ist quaderförmig ausgebildet. Ein quadratischer Querschnitt ist in der 2a gezeigt. Die Verbindungsfläche 23 ist an die Schraubfundamenthülse 10 anschweißbar. 2b zeigt eine alternative Querschnittsform des Räumelements 20. Die beim Eindrehen vorauseilende Seitenfläche des Räumelements 20 ist gekrümmt, um den Einschraubwiderstand zu verringern. Die in 2c gezeigte Querschnittsform besteht aus einem u-förmigen Material und ist über die beiden Verbindungsflächen an der Hülse 10 befestigbar.
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Die in 3 gezeigte zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schraubfundaments 1 weist, im Unterschied zur ersten Ausführungsform, ein abweichend ausgebildetes Räumelement 20 auf. Das Räumelement 20 ist als ringförmiger, umlaufender Wulst 24 am Außendurchmesser des Halteabschnitts 12 angeordnet. Der Außendurchmesser des Wulstes d2 ist größer als der Außendurchmesser D der Korrosionsschutzschicht 30 und größer als der Außendurchmesser d1 des Halteabschnitts 12. Der umlaufende Wulst 24 ist als separater Ringwulst hergestellt und auf den Außendurchmesser der Hülse 10 aufgeschweißt. Die Querschnittsform des Ringwulstes 24 ist in analoger Ausführung zu den in den 2a bis c ausbildbar. In 3a ist eine dreidimensionale Abbildung einer alternativen Ausbildung des Ringwulstes 24 dargestellt. Der Ringwulst 24 ist zweiteilig ausgebildet und die beiden Halbschalen sind miteinander verschraubbar. Dadurch ist der Ringwulst 24 klemmend am Halteabschnitt 12 befestigbar. Das freie Ende 13 ist in der 3 nicht gezeigt. Der zylinderförmige Halteabschnitt 12 ist über den Erdboden 3 hinaus verlängert und dient als Pfosten, an welchem Gegenstände wie beispielsweise Solarmodulaufständerungen befestigbar sind.
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In der in 4 gezeigten dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schraubfundaments 1 wird das Räumelement 20 durch eine umlaufende Schulter 26 am Halteabschnitt 12 gebildet. Die Schulter 26 ist dabei derart ausgebildet, dass sich der Halteabschnitt 12 in Richtung des freien Endes 13 verjüngt. Die Schulter wird in der dritten Ausführungsform dadurch gebildet, dass die Hülse 10 im Bereich des Halteabschnitts 12 zweiteilig ausgebildet ist. Dazu werden ein erster und ein zweiter zylindrische Rohrabschnitt 18, 19 übereinander gesteckt und miteinander verschweißt. Das Räumelement 20, welches einen erdbodenfreien Raum 4 beim Eindrehen des Schraubfundaments 1 freiräumt, wird durch den zylindrischen Rohrabschnitt 19 des Halteabschnitts 12 gebildet, welcher den Außendurchmesser d2 aufweist. Das Räumelement 20 ragt somit über den Außendurchmesser d1 des Halteabschnitts 12 hinaus. Der Außendurchmesser D der Korrosionsschutzschicht 30 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gleich groß wie die Durchmesser d2.
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Ferner weist das Schraubfundament 1 am freien Ende 13 eine Abdeckung 32 auf. Die Abdeckung 32 erstreckt sich vom zylindrischen Rohrabschnitt 18 weg als Ring und ist an den ersten zylindrischen Rohrabschnitt 18 am Außenumfang angeschweißt. Im äußeren Bereich ist die Abdeckung 32 konisch, nach unten sich erweiternd ausgebildet. Dadurch wird beim Eindrehen des Schraubfundaments 1 und insbesondere der Abdeckung 32 der Erdboden 3 zur Schraubfundamenthülse 10 hin verdichtet. Darüber hinaus bietet die schirmartige Abdeckung 32 einen Schutz für das Halteabschnitts 12 beziehungsweise die Korrosionsschutzschicht 30 vor Feuchtigkeit beziehungsweise Wasser.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schraubfundament
- 2
- Symmetrieachse
- 3
- Erdboden
- 4
- erdbodenfreier Raum
- 10
- Hülse
- 12
- Halteabschnitt
- 13
- freies Ende
- 14
- Verankerungsabschnitt
- 15
- konischer Bereich
- 16
- Schraubfundamentspitze
- 17
- Schraubwendel
- 18
- erster zylindrischer Rohrabschnitt
- 19
- zweiter zylindrischer Rohrabschnitt
- 20
- Räumelement
- 22
- Vierkanteisen
- 23
- Verbindungsfläche
- 24
- Wulst
- 26
- Schulter
- 30
- Korrosionsschutzschicht
- 32
- Abdeckung
