-
Die Erfindung bezieht sich auf eine äußere Verspannungsvorrichtung
für im Bohrloch mechanisch verspannte oder verklebte Gesteinsanker, bei welcher
das aus dem Bohrloch herausragende Ende des Ankerbolzens eine glatte Oberfläche
aufweist und in diesem Bereich von einem geteilten Ring aus Schalenkörpern umfaßt
wird, welche sich gegen seine Oberfläche derart anlegen, daß der Ankerbolzen bei
überschreitung einer bestimmten Belastung durch das zu verankernde Gestein durch
den Ring hindurchgezogen werden kann, wobei sich die Verspannungsvorrichtung über
eine Ankerplatte auf dem Gestein abstützt.
-
Es ist ein Gebirgsanker bekannt, bei dem das äußere Widerlager eines
Ankers beliebiger Art mit dem Ankerkopf über die Ankerstange bei überschreiten eines
bestimmten Druckes nachgiebig verbunden ist. Ein solcher Gebirgsanker ist in einer
Verspanneinrichtung in Form eines Reibungsschlosses eingespannt, zu welchem Zweck
z. B. bügelartige Schloßkörper angeordnet sind und mit Hilfe eines Klemmbackens
mit Treibkeilen das Festklemmen erfolgt. Die Klemmkraft wird dabei durch mehr oder
weniger starkes Antreiben des Keiles eingestellt. Man kann auch einen Teil des Ankers,
der festgeklemmt werden soll, innerhalb von zwei Schalenkörpern anordnen, wobei
die Ankerstange eine Verdickung aufweist. Diese Teile des Ankers sind dann innerhalb
eines Schloßbügels angeordnet und werden mit Hilfe eines Klemmbackens mit einem
Keil gehalten. Die Halterung der Stange erfolgt also in allen diesen Fällen durch
eine Reibkraft der Teile, die der aufgebrachten Klemmkraft proportional ist.
-
Diese bekannte Ausführung eines Gebirgsankers hat den Nachteil, daß
sämtliche Halterungen auf dem Prinzip eines Reibungsschlusses beruhen, wobei die
Klemmkraft, die auf die Ankerstange ausgeübt wird, nur nach dem Gefühl durch ein
mehr oder weniger starkes Antreiben des Keiles eingestellt werden kann. Es wird
also an die Personen, die derartige Verankerungsvorrichtungen anzubringen haben,
ein sehr hoher Anspruch bezüglich deren Erfahrung und Gefühl gestellt, abgesehen
davon, daß beachtet werden muß, daß einzelne Verankerungen bereits bei einem geringen
Auflagedruck des Gebirges nachgeben, während wiederum andere Verankerungen zu fest
angespannt sein werden, daß also ein Nachgleiten nicht möglich ist und der Anker
dann bis zur Zerreißgrenze gespannt wird.
-
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, alle diese Nachteile
zu beseitigen, und dafür zu sorgen, daß es nicht der Erfahrung und dem Gefühl der
die Verankerung anbringenden Personen überlassen bleibt, die geeignete und notwendige
Verspannkraft aufzubringen.
-
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nun darin, daß der Ankerbolzen im
Bereich des glatten Teiles einen Abschnitt mit geringerem Querschnitt aufweist und
an dieser Stelle der als Ziehring ausgebildete geteilte Ring angeordnet ist, der
an seinen Enden mit ungleichen Abschrägungen versehen und in einer Buchse der Oberfläche
des Ankerbolzens anliegend gehaltert ist.
-
Die erfindungsgemäße Verspannungsvorrichtung sorgt dafür, daß es nicht
mehr der Erfahrung und dem Gefühl der Personen, die die Verankerung anbringen, überlassen
ist, die richtige Verspannkraft aufzubringen, da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dies von der Wahl der Querschnitte des glatten Teiles gegenüber den angrenzenden
Stabquerschnitten abhängt. Der Querschnitt des glatten Teiles ist gegenüber den
angrenzenden Stabquerschnitten geringfügig vermindert, so daß der Ankerbolzen erst
dann durch den Ziehring gleiten kann, wenn infolge der entsprechenden Auflagekraft
durch das Gebirge und der damit verbundenen Zugkraft am Ankerbolzen sich der Querschnitt
des Bolzens durch die Zugkraft so vermindert hat, daß er durch den Ziehring gleiten
kann. Hier tritt also an der Übergangsstelle vom geringeren Querschnitt zum größeren
Querschnitt eine Kerbwirkung auf und können die gebrauchten Querschnitte an Hand
der bekannten Zusammenhänge der Festigkeitslehre bei Zugbeanspruchungen berechnet
werden.
-
Eine weitere erfindungsgemäße Bauform besteht darin, daß die Innenbohrung
des Ziehringes in Richtung auf das Bohrlochtiefste konisch erweitert ist, während
der Ankerbolzen in seinem im Querschnitt verminderten Abschnitt die gleiche, jedoch
in entgegengesetzter Richtung verlaufende Konizität aufweist.
-
Mit der erfindungsgemäßen Verspannungsvorrichtung können größere Bewegungen
des Gebirges aufgenommen werden, ohne daß dadurch die Stäbe bis zur Zerreißgrenze
beansprucht werden. Das Gebirge kann sich, wie die Praxis gezeigt hat, bis zu 10
oder 12 cm absetzen, wobei diese Veränderungen an der Verspannungsvorrichtung genau
erkennbar sind.
-
Infolge der Last des Gebirges wird der Ankerbolzen gespannt. Bei einer
bestimmten Setzlast beginnt nun der Ziehring auf dem Ankerbolzen zu gleiten, wie
ein Ziehstein von einer Streckmaschine, wobei die Länge der Versetzungsmöglichkeit
des Gebirges durch die unterhalb des Ziehringes angeordnete Länge des Stabes gegeben
ist. Die Widerstandsspannung, die die Verspannungsvorrichtung dem Druck des Gebirges
entgegenbringt, kann in weiten Grenzen variiert werden und ist von der Wahl des
Materials sowie dem Querschnitt des glatten Teils gegenüber dem vergrößerten Stabquerschnitt
abhängig. Der dabei den Gesteinsbewegungen entgegengebrachte Widerstand ist konstant.
Dieser Widerstand kann auch steigen bzw. sinken, wenn das freie Stangenende konisch
gedreht ist.
-
Bisher hat man Stahlankerbolzen aus Rundstahl verwendet, deren Querschnitt
durchgehend gleich war. Man ist daher bei derartigen Stäben gezwungen, den effektiven
Querschnitt des Stabes dann zu verkleinern, wenn man eine Stützplatte mit einer
Mutter befestigen will, wobei auf das Stabende ein entsprechendes Gewinde aufgebracht
werden muß. Dies wirkt sich insbesondere dann sehr nachteilig aus, wenn man geriffelte
Ankerbolzen verwendet, um die Haftung im Gestein zu erhöhen, was eine noch größere
Querschnittsverringerung und zusätzliche Arbeit bedeutet. Darüber hinaus entstehen
durch die Riffelung an der Drehbank Erschütterungen, die zu Beschädigungen der Drehbank
führen. Um einen Bruch der Ankerbolzen am Gewinde zu vermeiden, würde man dazu übergehen,
_ die Stäbe von vornherein mit einem größeren Querschnitt auszuführen und nach Aufbringen
des Gewindes den übrigen Stab auf den Kerndurchmesser des Gewindes abzudrehen. Dies
würde eine erhebliche Verteuerung bei der Herstellung derartiger Stahlankerbolzen
bedeuten. Es wurde auch schon versucht, den Querschnitt durch Stauchen und Schmieden
zu vergrößern, was sich jedoch in der
Praxis nicht bewährt hat,
da ein derartiges Verfahren teuer und wegen der zu pressenden Länge nur schwierig
auszuführen ist.
-
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden an Hand der
Zeichnung erläutert. Es zeigen in schematischen Skizzen F i g. 1 bis 3 mehrere Ausführungsformen
von Verspannungsvorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung, F i g. 4 eine mit
einer Riffelung versehene Verspannungsstange mit glatten zylindrischen Teilen und
F i g. 5 im Axialschnitt ein Ankerstabende, das aus einem Stab nach F i g. 4 hergestellt
und mit einer Verspannungsvorrichtung nach F i g. 1 versehen ist.
-
Bei der Verspannungsvorrichtung nach F i g. 1 besitzt der Ankerbolzen
1 eine Riffelung, die beispielsweise aus diametral gegenüberliegenden Längsrippen
3 und 4 sowie schraubenförmigen Verankerungsrippen S besteht. Der Ankerbolzen
1 besitzt an seinem unteren, aus dem Bohrloch herausragenden Ende einen glatten
zylindrischen Teil, der einen Abschnitt 2 mit geringerem Querschnitt aufweist.
Auf diesem Abschnitt 2 ist ein Ziehring 6 angeordnet, der zum Ermöglichen der Montage
geteilt ist. Der Ziehring 6 ist in einer Buchse 11 gehaltert, die sich auf
einer Ankerplatte 13 abstützt. Die Ankerplatte 13 liegt dabei am Gebirge an. Der
Ziehring 6 ist an seinen Enden mit zwei ungleichen Abschrägungen 7, 8
versehen,
während die Buchse 11 zwischen der Ankerplatte 13 und dem Ziehring 6 einen Ansatz
12 besitzt.
-
Der verminderte Durchmesser des Abschnittes 2 des Ankerbolzens 1 ist
so berechnet, daß bei einer Verschiebung der Ankerplatte durch ein Absenken des
Gebirges der Ankerbolzen 1 durch den Ziehring 6 ohne zu zerreißen ausgezogen wird.
Das außerhalb des Gebirges angeordnete Ende des Ankerbolzens 1 besitzt eine beliebige
Länge, auf dem der Ziehring 6 gleiten kann.
-
In F i g. 2 besitzt der Ziehring 14 eine geringfügig konische Bohrung,
der der glatte, im Querschnitt verminderte Abschnitt des Ankerbolzens
1 angepaßt ist.
-
In F i g. 3 liegt der Ziehring 19 direkt an der Ankerplatte
13 an, während die Buchse 18 als Rin' ausgeführt ist.
-
In F i g. 4 ist ein Ankerbolzen dargestellt, der mit glatten Teilen
20 und längeren Teilen 21 mit Riffelung versehen ist.
-
In F i g. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Verspannungsvorrichtung
dargestellt, wobei ein Bolzen gemäß F i g. 4 verwendet ist und der im Querschnitt
verminderte Abschnitt 23 des Ankerbolzens den gleichen Querschnitt besitzt wie der
Teil 21, während der Teil 20 das sichtbare Ende des Bolzens darstellt, auf dem der
Ziehring 22 gleiten kann.