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Verfahren, Anordnung und Vorrichtungen'zur Überwachung der Wirksamkeit
von Feleankern. Zur Verankerung von brüchigen und absturzgefährdeten Felsteilen
oder von Bauteilen beliebiger Art in gesundem Fels werden Feleanker verwendet, die
aus Stahletäben oder Stahldrahtbündeln bestehen, deren eines, bergaeitiges Ende
am Grund eines die absturzgefährdeten Feleteile durchsetzenden und bis in den gesunden
Fels niedergebraehten Bohrloches durch einen Betonpfropfen befestigt ist. Die Länge
des Betonpfropfens ist so bemannen, daß die Ankerkraft in den gesunden Fels übertragen
wird. Auf dem anderen,luftseitigen Ende des Felaankers wird eine Ankerplatte angebracht,
die an dem zu sichernden Feleteil bzw. Baukörper anliegt und an der sich der Folaanker
mit einer auf den Anker aufgeschraubten Mutter abetützt.
Damit der
Anker die ihm zugedachte Kraft erhält, ohne daß eine Bewegung des zu sichernden
Feloblockes oder BaukörIpers erfolgt, wird der Feleanker vorgespannt und auf diese
Weise die der Betriebelast entsprechende Ankerdehnung vorweggenommen, d.h.. es wird
eine als Reaktion der Vorspannkraft wirkende Druck- bzw. Stützkraft über die j£nkerplatte
auf den Fels oder Baukörper ausgeübt.
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Um über große Zeiträume hinweg die Gewähr für eine dauernde Sicherung
zu bieten, kommt es darauf ang daß die den Felsankern erteilte Vorspannung erhalten
bleibt und die Anker auf die absturzgefährdeten Teile immer den notwendigen Druck
ausüben. Um die in den Felsankern vorhandene Spannung zu überwachen ist es bereits
bekannt, im Ankerkopf eine Meßstabstrecke einzubauen.Hierfür wurde bereits eine
Mikrometerschraube samt Tastatift verwendet oder in einer axialen Bohrung des Ankere-ein
Meßstab unveränderlicher Länge angeordnet, der sich im Bohrlochtiefsten abstützte
und dessen freies Ende auf eine mit dem Ende des Ankere verbundene Meßvorrichtung
einwirkte. Mit einer solchen Einrichtung lassen sich zwar die Spannungsänderungen
kontrollieren, die im Laufe der Zeit in dem Felaanker auftreten, es ist jedoch nicht
möglich, die Ursachen der Spannungeänderungen festzustellen. Hierauf kommt es jedoch
wesentlich an. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eingebaute Feleanker auf
ihre
Wirksamkeit hin zu überwachen und sich dabei gleichzeitig Aufschlüsse über die Ursache
einer Zugkraftänderung im Anker zu verschaffen. Ferner bezweckt die Erfindung, eine
Anordnung und Vorrichtungen anzugeben, mit denen die Überwachung vorgenommen werden
kann.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß sowohl die
Änderungen der Ankerzugspannungen
des Gesamtankers, also auch gleichzeitig
die Änderung der Gesamtlänge des Ankers laufend gemessen werden. Ein solches Verfahren
erlaubt es, nicht nur eine Spannungsänderung Im Anker, sondern auch die Ursache
| der Spannungaänderung festzustellen, da/aeinsermit der |
| Änderung der Spannkraft einhergehendenDehnung oder Ver- |
kürzung des Ankers Rückschlüsse
gezogen werden können, ob eine Felaverschiebung stattgefunden hatte, der Anker sich
in seiner Verankerung gelöst hat oder ein Spanndraht gerissen Ist. Wird beispielsweise
die Spannkraft größer und gleichzeitig der Anker länger, so hat eine Verschiebung
der angenagelten Feleteile stattgefunden# wobei diese Felsteile das Bestreben haben,
sich von dem gesunden Feleblock zu losen, an dem sie befestigt sind. Wird die Spann
raft kleiner, während sich der Anker hierbei gleichzeitig verkürzt hat, so
kann ebenfalls eine 2elaverschiebung in umgekehrter
Richtung
stattgefunden haben. Wahrscheinlicher aber ist esq daß sich die Befestigung des
Ankers im gesunden Fels am Bohrlochgrund gelöst hat. In diesem Falle müssen genaue
Ermittlungen vorgenommen und der Anker muß gegebenenfalls neu befestigt werden.
Wird dagegen die Spannkraft geringer, während der Gesamtanker gleichzeitig länger
wird, so ist dies ein Indiz dafür, daß ein Spanadraht den Stabbündels gerissen ist
und der Anker nicht mehr die volle, ihm zugedachte Last aufnehmen kann.
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Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungegemä.ßen Verfahrens
ist durch zwei voneinander unabhängige Dehaungsmeßvorrichtungengekenazeichnet, von
denen die eine eine kurze Meßatrecke :Ln der Nähe des Ankerkopfes erfaßt und von
denen die andere mindestens nahezu die gesamte freie Ankerlänge abtastet. Durch
eine derartige Anordnung können Dehnungen innerhalb und außerhalb der Proportionalitätsgrenze
des Ankermaterials z.B. Dehnungen infolge von F-Blaverschiebungen,Schlupf oder infolge
des Bruchs einzelner Spanndrähte erfaßt werden und zu den Ergebnissen der anderen
Dehnungsmeßvorrichtung in Beziehung gesetzt werden.
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Eine Dehnungemeßvorrichtung zur Feststellung der Anker-% zugkraft,
die sioh zur Durchführung des erfindungegemäßen
Verfahrens eignet
und aus einem Meßetab unveränderlicher Länge besteht, der in einer axialen Bohrung
des Ankerspannbolzens angeordnet ist, sich mit einem Ende am Grunde der Bohrung
abetützt und an seinem anderen Ende mit einer längenmeßvorrichtung verbunden ist,
ist dadurch gekennzeichnet, d7aß in die Bohrung des Ankerspannbolzens unabhängig
vom Meßstab ein diesen auf Teilen seiner Länge umgebendes Rohr eingesetzt ist, da&,
mit seinem bergeseitigen Ende mit dem Ankerspannbolzen verbunden ist, bzw, sich
an ihm abstützt, wobei die freien Enden den Meßstabeo und den Rohres in der Nähe
der Ankerplatte mit der Längenmeßvorrichtung verbunden sind. Eine derartige Ausgestaltung
der Dehnungsmeßvorrichtung hat den Vorteil, daß die Änderungen der Ankerzugkraft
auf einer Meßetrecke ermittelt werden können, die an einer vom Verankerungepunkt
weiter entfernt liegenden Stelle sich befindet, die durch die Lanteintragung nicht
gestört ist* Gleichwohl befindet sich die eigentliche Längenmeßvorrichtung am äußersten
Ende des Ankern in der Nähe der Ankerplatte, kann also leicht montiertg abgelesen
und auf einwandfreie Funktion kontrolliert werden.
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Als Dehnlingemeßvorrichtung zur Überwachung der Geaamtlänge
des Ankern eignet sich nach der Erfindung ein Stab unveränderlicher Länge,
der unabhängig vom Anker geführt,mit
| einem Ende an dem bergeseitigen Verankerungsmittel |
| ist |
| des Ankers befestigt7und an seinem anderen, freien |
Ende in der Nähe der Ankerplatte auf ein mit dem Anker verbundenes Längenmeßinstrument
einwirkt. Eine solche Vorrichtung gestattet es, die Längenänderung des Ankers zu
ermitteln, da der Prüfstab nur mit seinem einen Ende im Bereich der Verankerungsatelle
mit dem Anker verbunden ist. Der Stab folgt deshalb nicht den Längenänderungen,
denen der Anker bei einer Verschiebung der mit ihm befestigten Felekulieae unterworfen
ist. Die Differenz der Längenänderungen des Ankers einerseits und des Prüfetabes
andererseits kann daher in einfacher Weine an einem in der Nähe der Ankerplatte
angeordnetem Längenmeßinstrument abgelesen werden.
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Um die Dehnungsmeßvorrichtung leicht warten und kon" trollieren zu
können, ist es zweckmäßig, das freie Ende des Stabes durch eine Bohrung in der Ankerplatte
freibeweglich hindurchzuführen und das Län&enmeßinetrument außerhalb den BohrlboheB
anzuordnen.
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Das bergeseitige Ende den Stabes kann an einer Dichtung, Manschette
oder dergl. befestigt sein, die den das Verankerungsmittel aufnehmenden Raum des
Bohrloches zur Bohrlochmündung hin abschließt. Bei dieser Anordnung
können
alle Relativbewegungen des Manachettentr#-'-;.gers zur Ankerplatte, d.h. etwaige
Längenänderungen des nicht im Beton eingebetteten und noch dehnbaren Teiles des
Fels-
| ankere festgestellt werden.-Außerdem !kat es mägijoh |
Die Längenmeßvorrichtungen können als induktive Wegaufnehmer ausgebildet sein# die
innen- oder außenseitig an der Ankerplatte angebracht sind.
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Sämtliche Teile der Meßeinrichtung sind gegen Korrosion und sonstige
Beschädungen geschützt. Außerdem sind die Meßeinrichtungen, zum Beispiel die induktiven
Wegaufnehmer, nach dem Entfernen ihrer Schutzkappen austäuach-und nachregelbar,
so daß etwa auftretende Fehler jederzeit behoben werden können und die Möglichkeit
der Nacheichung der Meßeinrichtung sowie des Nachepannens des Felsankere selbst
besteht. Die Materialien der Meßstäbe bzw. -röhrehen sind so gewählt, daß thermische
Einflüsse ausgeschaltet werden, bzw. kompeneiert sind.
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Bei Verwendung von induktiven Wegaufnehmern, gegebenenfalle aber auch
bei Benutzung anderer Meßinstrumente besteht die Möglichkeit, die MeßergebnieBe
auf elektrischem Wege über Entfernungen von einigen hundert Metern weiterzuleiten
und
dort abzulesen. Mit geeigneten Relaiseinrichtungen und dergl. ist eine weitere Übertragung,
direkte Registrierung, Nachschalten von Alarmeinrichtungen usw. möglich.
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Die Erfindung wird durch die Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch einen Felsen
mit darin eingebrachtem Felsanker, Fig. 2 das luftseitige Ende eines Ankers mit
einer daran angebrachten Vorrichtung zur Messung der Ankerzugkraft und Fig.
3 eine an der Änkerplatte angebrachte Meßvorrichtung zur Überwachung der
Gesamtlänge des Ankers.
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Der Felsanker besteht aus einer Vielzahl einzelner Spannstahldrähte
1, deren Länge etwa der Gesamtlänge des Bohrloches 2 entspricht. Dieses Drahtbündel
wird an seinem bergseitigen Ende auf einer Länge, die von der erforderlichen Ankerkraft
abhängigist und die 2 m,-aber auch 4 m und mehr betragen kann, durch Lochscheiben
3 gespreizt und am äußeren Ende in einem Klemmkopf 4 zusammengefasst. Der
ges.preizte Abschnitt der Spannd:#ähte erstreckt sich bis zu einem Iting
5, der das
zusammengefasste Bündel umschließt. Eine vor
dem Ring 5 liegende Dichtung 6 umschließt das Drahtbündel dicht und
besteht aus mehreren Manschetteng deren Kragen dicht an der Wendung des Bohrloches
2 anliegen. Damit ist der Raum 7 dicht abgeschlossen, welcher nachträglich
durch Einpressen von Zementmiloh ausgefüllt wird, die im Bohrlochtiefoten einen
Betonpfropfen bildet, der mittels Haftscherverbund - einerseits mit den Drahtenden
den FelBankerB, andererseits mit der Bohrlochwandung - die bergaeitige Befestigung
des Felsankere bewirkt, In dem vor der Dichtung 6 liegenden Abschnitt sind
die Spanndrähte dicht gebündelt, also nicht gespreizt* An ihrem luftseitigen Ende
sind die einzelnen Spannstahldrähte 1 wiederum in einem Klemmkopf
8 zusammengefaßt* Dieser Klemmkopf besteht aus einer büchse 9 mit
Innenkonus und einem Ankerspannbolzen lo mit koniechem Kopf. Nach dem Vorspannen
des Ankere wird auf den Spannbolzen lo eine Mutter 11 aufgesehraubt, die
sich gegen eine Ankerplatte 12 abstütztg die zweiteilig als Kugelpfanne ausgebildet
ist und an einem druck-verteilenden Körper 13
anliegt und den gespannten Felsanker
in seiner Lage festhält. Die Ausbildung der Ankerplatte 12 als Kugelpfanne erlaubt
der an der Mutter 11 anliegenden Platte, sich rechtwinklig zum Spannbolzen
lo einzustellen# so daß der Ankerepannbolaex# nicht auf Biegung beansprucht wird.
Der
Spannbolzen lo besitzt eine abgestufte Bohrung 2o, in deren weitere& Teil ein
Meßrohr 21 angeordnet ist, das an seinem bergeseitigen Ende an der Stelle 22 mit
dem Spannbolzen lo fest verbunden ist. (]Pig. 2 ) ,
Im Inneren des
Meßrohres 21 befindet sich ein Meßetab 23,
der an seinem bergaeitigen Ende
am Tiefstpu-nkt 24 der Bohrung 2o mit dem Spannbolzen fest verbunden, sonst jedoch
im Spannbolzen und in dem Meßrohr 21 in Längerichtung frei veraohieblich ist.Meßrohr
21 und Meßetab 23
greifen eine Meßstrecke 25 abv deren -4nderung ein
Maß für die Dehnung des Gewindebolzens unter dem Einfluß der Ankerspannkraft ist.
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Auf das vorderste Ende des Spannbolzens lo ist das Gehäuse
28 der Längenmeßvorrichtung 14 aufgesehraubt, die von einem induktiven Wegaufnehmer
26 gebildet wird, der mit einer Halterung 29 auf das Meßrohr 21 aufgesetzt
ist. Der Wegaufnehmer 26 wird von dem Meßstab 23 beaufschlagt. Die
von ihm ermittelten Meßwerte können über eine Leitung 27 mehrere hundert
Meter weit fortgeleitet und am Empfangeort von einer entsprechenden Skala abgelesen
werden. Mitteln geeigneter Relaiseinrichtungen ist eine direkte Registrierung, Anschluß
an eine Alarmeinrichtung umw. möglich.
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In dem nicht mit Zementmilch verpreßten Teil 15 den Bohrloch@B
2, der in aeiner.Länge von der Dichtung 6 und
der Ankerplatte
12 begrenzt wird, ist das den Anker bildende Stabbündel so isoliert* daß die Spannstahldrähte
1 gegen Korrosion oder sonstige Beschädigungen geschützt sind, jedoch noch
dehnbar sind. Neben dem Felsanker ist in dem Teil 15 des Bohrloches 2 noch
eine Vorrichtung zur Überwachung der Gesamtlänge des Ankers angeordnet, die von
einem Stab 16 unveränderlicher Länge und einem Längenmeßinetrument
18
gebildet wird. Der Stab 16 ist an seinem einen Ende mit der den
Betonpfropf 7 abschließenden Dichtung 6
fest verbunden und führt in
einem hier nicht näher dargestellten Rohr, beispielsweise aus Kunststoff, bis kurz
vor die Ankerplatte 12 und endet luftseitig freibeweglich in einer entsprechenden
Bohrung 17 der Ankerplatte, in die die Halterung 34 des Längenmeßinstrumentee
18 eingesetzt ist, das von einem induktiven Wegaufnehmer 33
gebildet
wird. Änderungen der Genamtlänge des Felsankers werden von dem Wegaufnehmer an dem
Ende 161 des sich in seiner Länge nicht ändernden Stabes 16 abgetastet und
die Meßwerte können wie bei der Längenmeßvorrichtung 141ia zu einer geeigneten Anzeigevorrichtung
weitergeleitet werden. Eine Schutzkappe 35deckt das luftaeitige Ende Jer Längenmeßvorrichtung
18 ab, die auf der Ankerplatte 12 befestigt ist.
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Anstelle der induktiven Wegaufnehmer können auch andere
geeignete
Meßinetrumente verwendet werden, um die Spannunge- und Längenänderungen des Felaankers
festzustellen,