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Die Erfindung betrifft einen Hinterschneid-Anker
mit einem Ankerbolzen, dessen langgestreckter an seinem in Setzrichtung
rückwärtigen Ende
mit einem Befestigungskopf oder einer auf einem Gewinde aufgeschraubten
Mutter versehener zylindrischer Schaft an seinem in Setzrichtung
vorderen Ende einen sich kegelstumpfförmig erweiternden Spannkopf
aufweist, auf dem ein von seinem in Setzrichtung vorderen Ende her über einen
Teil seiner Länge
mehrfach geschlitzter und im geschlitzten Bereich eine Anzahl von
Verankerungssegmenten bildender hülsenartiger Grundbauteil verschieblich
aufgesetzt ist, dessen Innendurchmesser im Wesentlichen gleich dem
bzw. etwas größer als
der Außendurchmesser
des zylindrischen Schafts ist, und in dessen Außenseite mit Abstand vom in
Setzrichtung vorderen Ende eine umlaufende Nut eingebracht ist, welche
die in Setzrichtung vorderen Endbereiche der Verankerungssegmente
unter Verformung des im Nutgrund verbleibenden Materials derart
ausschwenkbar ausbildet, dass sie in dem in eine zugehörige Befestigungsbohrung
eingesetzten Zustand durch Einleitung einer den Ankerbolzen und
den Grundbauteil relativ zueinander verschiebenden Spannkraft auf
geschwenkt werden, wobei die Verankerungssegmente zusammengenommen
die äußere Form
von zwei mit ihren im Durchmesser kleineren Stirnflächen aneinander
liegenden Kegelstumpfflächen
haben, deren am in Setzrichtung vorderen Ende einerseits und an
der Nut andererseits gebildete Basisfläche im nichtaufgeschwenkten
Zustand der Verankerungssegmente jeweils einen dem Außendurchmesser
des Grundbauteils im Wesentlichen entsprechenden oder etwas kleineren
Durchmesser haben, wobei die in Setzrichtung vordere Kegelstumpffläche die
Schneidkante bildet.
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Solche Hinterschneid-Anker, die sich
beim Setzen in einer Befestigungsbohrung in einem Untergrund durch
Eindringen einer Schneidkante in die Wandung der Befestigungsbohrung
formschlüssig
in der Bohrung verankern, sind in den letzten Jahren in zunehmendem
Maße von
Interesse geworden, weil sie eine sichere Verankerung in der Bohrung
und somit Befestigung von Bauteilen auf einem Untergrund gewährleisten,
ohne dass hohe radiale Kräfte
auf die Bohrungswandung einwirken, wie dies bei den sog., sich kraftschlüssig in
der Bohrung verankernden Spreizdübel
der Fall ist. Die Verwendung solcher Spreizdübel ist aufgrund der für die kraftschlüssige Verankerung
erforderlichen hohen radialen Spreizkräfte nur in Untergründen aus
entsprechend hoch belastbaren Beton – oder auch gewachsenem Stein – oder Felsmaterial
möglich,
wobei auch bei an sich hinreichend belastbaren Beton-Untergründen Befestigungsbohrungen
nur mit erheblichen Sicherheitsabstand von den Randbegrenzungen
des jeweiligen Betonbauteils vorgesehen werden können, um sicherzustellen, dass
die Befestigungsbohrung beim Setzen des Spreizdübels nicht zum Rand hin ausbricht.
Demgegenüber
werden formschlüssig
in Bohrungen zu setzende Anker an gegenüber dem Durchmesser der eigentlichen
Befestigungsbohrung vergrößerten Hinterschnittflächen verankert,
die (
DE 31 15 040 C2 )
entweder separat vor dem Setzen des Ankers mittels eines speziellen
Hinterschnitt-Bohrwerkzeugs erzeugt werden, oder die – bei den
hier in Frage stehenden Hinterschneid-Ankern – vom An ker selbst beim Setzen
durch Eindringen von radial in die Bohrungswandung eindringenden
meißelartigen
Verankerungsabschnitten eines Verankerungsbauteils des Ankers selbst
erzeugt werden (WO 02/08615 A1) Radialkräfte werden dabei nur im Eindringbereich
der meißelartigen
Verankerungsabschnitte in die Bohrungswandung erzeugt, d.h. sind
nur auf einen kleinen Bereich der Bohrung beschränkt und auch in diesem Bereich
relativ gering, weil die meißelartige
Ausbildung der Verankerungsabschnitte deren Eindringen schon bei
relativ geringen Radialkräften
in die Bohrungswandung erlaubt. Die Beanspruchbarkeit solcher Anker
gegen Ausreißen
aus der Befestigungsbohrung bei einwirkenden – statischen oder dynamischen – Zugkräften ist
dabei hauptsächlich durch
die Festigkeit des in Setzrichtung unmittelbar hinter den in die
Bohrungswandung eingedrungenen Verankerungsabschnitten befindlichen
Materials des Untergrunds gegeben. Auch bei an sich hochfesten Betonqualitäten des
Untergrunds kann diese Festigkeit aber infolge von Inhomogenitäten im ausgehärteten Beton,
Ausbruch von körnigem
Zuschlagmaterial bei Herstellen der Befestigungsbohrung etc. schwanken.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die
Aufgabe zugrunde, die bekannten Hinterschneid-Anker bezüglich ihrer
Beanspruchbarkeit gegen Ausreißen aus
der Befestigungsbohrung weiter zu verbessern.
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Ausgehend von einem Hinterschneid-Anker der
eingangs erwähnten
Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
dass der in Setzrichtung rückwärtige Endbereich
des hülsenartigen Grundbauteils
ebenfalls über
einen Teil seiner Länge vom
rückwärtigen Endbereich
aus mehrfach geschlitzt ist und im geschlitzten Bereich eine Anzahl von
Verankerungssegmenten bildet, welche durch eine mit Abstand von
dem in Setzrichtung rückwärtigen Ende
des Grundbauteils in die Außenseite
eingebrachte Nut verschwenkbar ausgebildet sind, dass im Anschluss
an den Grundbauteil ein weiterer kegelstumpfförmiger Spannkörper mit
seinem verjüngten Ende
in das Innere des Grundbauteils zwischen die Verankerungssegmente
gerichtet verschieblich auf dem Schaft angeordnet ist, und dass
im Anschluss an den weiteren kegelstumpfförmigen Spannkopf eine ebenfalls
verschieblich auf dem Schaft angeordnete Distanzhülse vorgesehen
ist, deren gegenüberliegendes
Ende direkt oder indirekt an der Unterseite des Befestigungskopfs
bzw. der Mutter abgestützt
ist. Durch diese Ausgestaltung ist der Grundbauteil des erfindungsgemäßen Hinterschneid-Ankers
also praktisch an zwei in Längsrichtung
der Befestigungsbohrung von einander beabstandeten Bereichen der
Befestigungsbohrung formschlüssig
verankerbar, wodurch eine deutlich höher beanspruchbare Verankerung
des in der Befestigungsbohrung gesetzten Ankers erhalten wird.
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Um sicherzustellen, dass beim Setzen
des erfindungsgemäßen Ankers
auch die im rückwärtigen Endbereich
des hülsenartigen
Grundbauteils zusätzlich
vorgesehenen Verankerungssegmente in formschlüssigem Eingriff in die Bohrungswandung kommen,
ist es in erfindungsgemäßer Weiterbildung vorgesehen,
dass zwischen der in Setzrichtung rückwärtigen Stirnfläche der
Distanzhülse
und dem Befestigungskopf bzw. der Mutter des Ankerbolzens ein auf
der Oberseite eines auf dem Untergrund des zu befestigenden Bauteils
aufsetzbares unterlegscheibenartiges Andrückelement vorgesehen ist, welches durch
beim Setzen des Hinterschneid-Ankers vom Befestigungskopf bzw. der
Mutter übertragende Druckkräfte in Richtung
der Längsmittelachse
des Schafts des Ankerbolzens verformbar ist. Die Verformbarkeit
dieses Andrückelements
stellt also einen zusätzlichen
Anzugweg für
in Setzrichtung rückwärtigen Spannkörper zur
Verfügung,
wodurch sichergestellt wird, dass dieser Spannkörper über die Distanzhülse auch
dann in die zugeordneten Verankerungselemente eingeschoben und diese
dadurch aufgeschwenkt werden, wenn die in Setzrichtung vorderen Verankerungssegmente
bereits aufgeschwenkt sind und in formschlüssigen Kontakt mit der Bohrungswandung
stehen.
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Der Verformungswiderstand des unterlegscheibenartigen
Andrückelements
wird dabei zweckmäßig so bemessen,
dass eine merkliche Verformung in Richtung der Längsmittelachse des Schafts des
Ankerbolzens erst nach Aufschwenken zumindest der in Setzrichtung
vorderen Verankerungssegmente des hülsenförmigen Grundbauteils in Anlage ihrer
Schneidkanten an der Wandung der zugeordneten Befestigungsbohrungen
im Untergrund erfolgt.
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Das unterlegscheibenartige Andrückelement kann
dabei in an sich bekannter Weise die Form einer im Querschnitt gewölbten, vorzugsweise
kugelkalottenförmigen,
mit ihrer konkaven Seite zur Distanzhülse weisende Unterlegscheibe
aufweisen.
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Um beim Setzen des Ankers denkbare Schwierigkeiten
infolge Durchdrehens des Ankers in der Bohrung zu vermeiden, ist
es zweckmäßig, eine Drehsicherung
für den
in die Befestigungsbohrung eingeführten Anker vorzusehen, die
mit Vorteil so ausgebildet ist, dass der hülsenartige Grundbauteil mit
im Wesentlichen radial von seiner Umfangswandung vorstehenden, federelastischen
Vorsprüngen versehen
ist, deren freien Enden sich beim Setzen des Ankers unter Vorspannung
an der Wandung der jeweiligen Befestigungsbohrung im Untergrund
anlegen.
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Die federelastischen Vorsprünge können dabei
integral von einem auf oder am Grundbauteil gehaltenen Ringkörper vortreten,
der seinerseits dann zweckmäßig versenkt
in einer umlaufenden Nut im hülsenförmigen Grundkörper angeordnet
ist, so dass also lediglich die federelastischen Vorsprünge von der
Außenfläche des
Grundkörpers
vortreten.
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Die Erfindung ist in der folgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:
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1 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Hinterschneid-Ankers in
der Ausgangsposition seiner Funktionsbauteile;
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2 die
teilweise in der durch die Pfeile 2-2 in 1 definierten Schnittebene geschnittenen
Einzelbauteile des Hinterschneid-Ankers in auseinandergezogener
Position;
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3 eine
der 1 entsprechende
Ansicht des Hinterschneid-Ankers in der zur Befestigung eines Bauteils
in Durchsteckmontage in eine im Schnitt dargestellte Befestigungsbohrung
in einem Untergrund eingeführten
Ausgangsstellung vor der formschlüssigen Festlegung des Ankers
in der Bohrung; und
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4 eine
Schnittansicht gesehen in Richtung der Pfeile 4-4 in 3, in welcher die Bauteile des
Hinterschneid-Ankers
in der durch Anziehen der am äußeren Ende
des Ankerbolzens vorgesehenen Mutter erhaltenen Setz- oder Verankerungsposition dargestellt
sind.
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Der in den Zeichnungsfiguren dargestellte,
in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete Hinterschneid-Anker setzt
sich aus den nachstehend noch im Einzelnen erörterten Bauteilen, nämlich einem langgestreckten
Ankerbolzen 12, einem längsverschieblich
auf dem zylindrischen Schaft 14 des Ankerbolzens angeordneten
hülsenförmigen Grundbauteil 16,
einer Distanzhülse 18,
einem – beim
dargestellten Ausführungsbeispiel – an dem
in der Zeichnung unteren Ende auf einem Gewinde 20 des
Ankerbolzens 12 aufgeschraubten, mit einer Ge windebohrung 26 versehenen
Spannkopf 24, der sich vom Schaft 14 des Ankerbolzens
aus konisch erweitert sowie einem zwischen dem bohrungsinneren Ende der
Distanzhülse 18 und
dem Grundbauteil 16 angeordneten, sich in Setzrichtung
konisch verjüngenden und
auf dem Schaft 14 des Ankerbolzens 12 verschieblichen
zweiten Spannkopf 28 mit einer zylindrischen Durchgangsbohrung 30 zusammen.
Am bohrungsinneren Ende des Spannkopfs 24 ist ebenso wie
am bohrungsäußeren Ende
des Spannkopfs 28 ein umlaufender radial vortretender Ringvorsprung 32 vorgesehen,
deren dem Grundbauteil 16 zugewandten radialen Begrenzungsfläche 32a jeweils eine
Anschlagfläche
bilden, deren Funktion im Folgenden noch erläutert wird.
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An seinem dem Spannkopf 24 gegenüberliegenden
Endbereich ist der Schaft 14 mit Gewinde 34 versehen, über welches
ein im Querschnitt kugelkalottenförmige Unterlegscheibe 36 bis
in Anlage an das obere Ende der Distanzhülse 18 geschoben und dann
eine Mutter 38 aufgeschraubt werden kann. Im speziellen
Fall ist etwa mittig auf dem Grundbauteil 16 in einer Ringnut
ein aus elastisch aufweitbarem Kunststoff hergestellter und mit
in Umfangsrichtung zueinander versetzten radial vorstehenden und
zugespitzten Zähnen
versehener Kunststoff-Ring 40 angeordnet, welcher als erste
Drehsicherung beim Setzen des in eine Befestigungsbohrung eingeführten Hinterschneid-Ankers
dient.
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Am in Setzrichtung vorderen, d.h.
ins Bohrungsinnere weisende Ende des Grundbauteils 16 sind
durch – im
dargestellten Fall – vier
von der bohrungsinneren Stirnfläche
aus in gleichmäßigen Winkelabständen versetzt über einen
Teil der Länge
des Grundbauteils eingearbeitete Längsschlitz 42 insgesamt
vier Verankerungssegmente 44 ausgebildet, in deren Außenseite
mit Abstand von dem in Setzrichtung vorderen Ende eine umlaufende
Nut 46 eingestochen ist, welche die Verankerungssegmente 44 unter
Verformung des im Nutgrund verbleibenden Materials ausschwenkbar
ausbildet. In glei cher Weise sind am gegenüberliegenden Ende des Grundbauteils
durch eingearbeitete Längsschlitze 42 vier rückwärts zur
Bohrungsmündung
weisende Verankerungselemente 44 ausgebildet, die über eine
zweite Nut 46 ebenfalls unter Verformung des Materials
im Nutgrund radial ausschwenkbar sind.
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Die durch die umlaufenden Nuten 46 und
die Längsschlitze
42 im Grundbaukörper 16 gebildeten Verankerungselemente 44 haben
zusammengenommen die in den Zeichnungsfiguren erkennbare doppelkegelstumpfförmige Form,
bei welcher zwei mit ihrem im Durchmesser kleineren Stirnflächen aneinander
liegende Kegelstumpfflächen 44a, 44b in
der Außenfläche der
Verankerungseegmente einer umlaufenden Einschnürung bilden. Die am in Setzrichtung vorderen
Ende gelegene Basisfläche
der Kegelstumpffläche 44a und
die an der Nut 46 ausgebildete Basisfläche der Kegelstumpffläche 44b haben
dabei jeweils einen dem Außendurchmesser
des Grundbauteils 16 im Wesentlichen entsprechenden bzw. geringfügig kleineren
Durchmesser. Für
die genaue Ausgestaltung der Verankerungselemente und die Wahl der
Kegelwinkel der Kegelstumpfflächen 44a und 44b kann
auf den aus der früher
erwähnten
WO 02/08615 A1 bekannten Hinterschneid-Anker verwiesen werden.
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In den 3 und 4 ist die Befestigung eines Bauteils 50 auf
der Oberseite eines Untergrunds 52 veranschaulicht, der
zuvor im Befestigungsbereich mit einer Befestigungsbohrung 54 versehen
wurde. Der mit einer Durchgangsbohrung 56 versehene Bauteil 50 ist
mit zur Befestigungsbohrung 54 fluchtender Durchgangsbohrung
auf dem Untergrund 52 aufgesetzt und der Hinterschneid-Anker 10 bis
zur Auflage des äußeren Rands
der kugelkalottenförmigen
Unterlegscheibe 36 durch die Durchgangsöffnung 56 in die Befestigungsbohrung 54 eingeführt. Die
dabei erhaltene Ausgangsstellung ist in 3 gezeigt. Um den Hinterschneid-Anker 10 in
der Befestigungsbohrung 54 zu verankern und gleichzeitig den
Bauteil 50 in feste Anlage an die Oberseite des Untergrunds 52 zu
ziehen, wird die Mutter 38 auf dem Gewinde 34 des
Schafts 14 des Ankerbolzens 12 im Sinne eines
Aufschraubens auf das Gewinde verdreht. Da die Mutter 38 über die
Unterlegscheibe 36 auf der Oberseite des Bauteils 50 abgestützt ist,
versucht sie den Schaft 14 aus dem Hinterschneid-Anker
herauszuziehen, wodurch der Spannkopf 24 zwischen die in
Setzrichtung vorderen, d.h. bohrungsinneren Verankerungssegmente 44,
eingezogen wird. Der Spannkopf verschwenkt dabei die freien Enden der
Verankerungssegmente 44 radial nach außen bis die an deren Außenseiten
ihrer freien Enden gebildeten Schneidkanten an der Wandung der Befestigungsbohrung 54 zur
Anlage kommen und in die Bohrungswandung einzuschneiden beginnen.
Der Grundbauteil 16 wird dabei durch die in die Bohrungswandung
eindringenden meißelartigen
Schneiden an den freien Enden der Verankerungselemente in seiner
Lage in der Bohrung formschlüssig
festgelegt, d.h. verankert. Um ein vollständiges Ausschwenken nicht nur
der bohrungsinneren Verankerungssegmente 44 durch den zugehörigen Spannkopf 24,
sondern auch das Ausschwenken der zur Bohrungsmündung weisenden äußeren Verankerungssegmente 44 durch
den zugehörigen
Spannkopf 28 zu ermöglichen,
muss dann das innerhalb der kugelkalottenförmigen Unterlegscheibe 36 abgestützte äußere Ende
der Distanzhülse 18 in
entgegengesetzter Richtung zum Schaft 14 des Ankerbolzens 12 ins
Innere der Bohrung eingeschoben werden. Dies wird dadurch erreicht,
dass die sich auf der Oberseite der Unterlegscheibe 36 abstütztende
Unterlegscheibe 36 beim Aufschrauben der Mutter 38 auf
den Schaft 14 in Abwärtsrichtung
gedrängt
wird. Dabei wird die durchgewölbte
Unterlegscheibe so verformt, dass sie flachgedrückt wird. Im Endzustand kann
sie dann äußerstens
die in 4 veranschaulichte
ebenflächige
Form annehmen, in welcher dann beide Spannköpfe 24 und 28 jeweils
so weit in den Grundbauteil 16 eingezogen bzw. geschoben
sind, dass die maximale Aufspreizung, in welcher die an den äußeren Enden
der Verankerungssegmente gebildeten Schneidkanten vollständig in
das Material der Bohrungswandung eingedrungen sind, erreicht ist.
Diese Verankerungs-Endstellung ist in 4 veranschau licht.
Es ist auch ersichtlich, dass die im Ausgangszustand (3) mit Abstand unterhalb
der freien Enden der Verankerungssegmente 44 stehenden radialen
Begrenzungsflächen 32a in
gesetztem Zustand (4) – zumindest
bei den vom Spannkopf 24a aufgeschwenkten unteren Verankerungssegmenten – bis in
Anlage an die Enden der Verankerungssegmente gezogen wurden. Ein
weiteres Ausschwenken ist dann also nicht möglich. Damit is also ausgeschlossen,
dass die Verankerungssegmente 44 über die in 4 dargestellte Stellung hinaus ausgeschwenkt
werden können,
und die anschließenden Kegelstumpfflächen 44b in
Anlage an die Wandung der Befestigungsbohrung 54 kommen
und dann – bei weiterem
Ausschwenken – radiale
Spreizkräfte
auf die Bohrungswandung ausüben
können.
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Es ist ersichtlich, dass im Rahmen
des Erfindungsgedankens Abwandlungen und Weiterbildungen des beschriebenen
Ausführungsbeispiels
verwirklichbar sind. Diese Abwandlungen betreffen hier insbesondere
die den zusätzlichen
Anzugsweg für den äußeren Spannkopf 28 zur
Verfügung
stellenden verformbaren Ausbildung der Unterlegscheibe 36. Anstelle
der in den Zeichnungsfiguren dargestellten und beschriebenen Kugelkalottenform
kann die Unterlegscheibe auch in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende,
radial verlaufende Wellen oder einzelnen vorgeprägten Vorsprünge aufweisen, die beim Anziehen
der Mutter 38 zurückverformt
werden.