DE1634682A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Erdankern - Google Patents

Description

Dipl.-lng. August Bosnart Dipl.-Ing* WuSter Jackisch

Patentanwälte _ . , ^ Stuttgart-N, Menzafstraffe ΪΟ I D O H D O Z

Vlvm Ed.züblin 18, April 1966

Aktiengesellscliaf t

7 Stuttgart _{A 2}g «b_{Q Mn}

iagerstrasse 22 A ^o 949 wn

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Erdankern.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren ssum Herstellen von aus vorgespannten Stahlstäben und einem di© Stahlstibe umgebenden Mantel aus erhärtendem Baustoff, Zeraentmörtels bestehenden Erdankern gur Verankerung Bauteilen im Erdreich, wobei vorzugsweise unter Verwendung eines Vortreibrohres ein Ankorlpch hergestellt wird» ein Ankerstab in das Loch eingeführt wird und dann ά@ί? Hohlraum zwischen dem Ankerstab und dem Erdreich mit dem erhärtenden Baustoff ausgefüllt wird.

Es sind mehrere Verfahren bekannt» die zusätzliche nahmen zur sicheren Einleitung der Ankerkraft in das Erdreich vorsehen, nachdem das Ankerloch beispielsweise durch Ein» rammen oder durch Einpressen einer Verrohrung od©? durch Bohren mit oder ohne Verrohrung, hergestellt

Bei Bugankern, die ihre Kräfte im VerankerungebereiGli durch die Haf·<;;-..- zwischen Zementmörtel und Erdreich auf den Boden übertragen« WIM diese Haftung duroh Aufrauhen der Loch» wandung oder duroh eine unregelmäßige äußere M&nfceifIMohe

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t, die durch einen hohen Auspreßdruck beim Einbringen des Zementmörtels erreicht werden kann. Bei bindigen Boden» arten können die verhältnismäßig geringen Haftspannungen jedoch nicht über ein bestimmtes Maß hinaus gesteigert werden. Eine Verlängerung der Verankerungsstrecke kommt wegen der ungewissen Verteilung der Haftkräfte über die Vsrankerungsstrecke und wegen der Unwirtschaftlichkeit eines solchen Ankers nicht in Frage.

Andere bekannte Ausführungen haben zur Einleitung der Anker« kraft in den Boden Erweiterungen des Ankerloohes, die wie das Ankerloch mit erhärtenden Baustoffen, beispielsweise Beton oder Mörtel ausgefüllt werden. Diese Erweiterungen werden durch Aufbohren auf einen größeren Durohmesser mit Hilfe von am Vortreibrohr angeordneten« um l80° schwenkbaren Spreizarmen oder durch Sprengarbeit hergestellt· Das Bohren eines genUgend großen Erweiterungsquerschnitta sowie das vollständige Entfernen ■

ist schwierig. Beim Sprengen sind Qrttfie und lage der Erweiterungen weitgehend vom Boden im Verankerungsbereioh abhängig* Dxe mit ausgesprengten Bohrlooherweiterungen erzltlbaren Verankerungswiderstande können daher von vornherein nur mit geringer Genauigkeit abgeaoh&tst werden.

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Vor allem können die Erweiterungen bei allen seither te Verfahren nur an Jeweils einer Stelle, n&mlich üblloh@rw@le@ nahe dem Ankerende angeordnet werden.

Außerdem ist es nicht möglich, ausreichend genau© Angaben über die zu erwartende Tragfähigkeit des Ankers zu naehen·' Beim Anspannen erweist sich erst, ob ein Anker die gewünschte Tragfähigkeit besitzt. Wenn jedoch ein Anker überspannt wird und sich dann aus seinem Sitz im Erdreich löst, so ist er unbrauchbar und muß in der Hegel als nicht verwendbar aufgegeben werden·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nach» teile welgehend auszuschalten und die Verankerung so auszu*» bilden, daß die Ankerkraft nicht durch Haftspannungen, sondern durch auf einen beliebig langen Verankerungsbereich verteilte Normalspannungen auf den Boden übertragen wird. Außerdem soll es ermöglicht werden, schon bei der Herstellung des Ankers zuverlässige Werte für die Tragkraft des Ankers zu ermitteln»

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der den Ankerstab umhüllende Mantel in seinem Verankerungsbereich mit in beliebiger Zahl hintereinander angeordneten Erweiterungen versehen wird und daß der zum Herstellen

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der Erweiterung notwendige Arbeitsaufwand (Zugkraft bzw. Drehmoment) als MaB für die Tragfähigkeit des Ankers ge« messen wird. Im allgemeinen wird erfindungsgemäß ein Vor» treibrohr verwendet, von dessen Rohrwandung sich Teile flUgelartig herausklappen lassen.

Nach dem Herstellen des Ankerlochs wird zunächst der Anker= fc stab in das Ankerloch eingeführt. Sodann werden die Flügel herausgeklappt unddas Rohr mit herausstehenden Flügeln im Boden bewegt, beispielsweise um ein bestimmtes MaB gezogen. Hinter den Flügeln entsteht dann infolge der Bodenverdrängung ein Hohlraum, der zusammen mit dem eigentlichen Ankerloch während des Ziehens oder unmittelbar danach mit Zementmörtel ausgepreßt wird. Der beim Ziehen des Rohres erforderliche Kraftaufwand gibt direkt die Bruchlast des späteren Ankers an, für den Fall, daß derselbe mit Erweiterungen versehen ist, die in einem Bewegungsvorgang hergestellt wurden. i

Das Verfahren bietet insbesondere den Vorteil, beliebig viele Erweiterungen hintereinander anordnen zu können. In diesem Fall werden die Flügel nach Herstellen einer Erweiterung wieder eingeklappt, das geschlossene Rohr um ein bestimmtes NaS gezogen und die Flügel wieder ausgeklappt; der ganze Herstellungevorgang wiederholt sich dann. Es 1st zweclötflig, den Abstand XK

Anstelle des Einzelstabes kann selbstverständlich auoh «in Bündel aus mehreren Stäben oder Drähten verwendet werden.

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zwischen zwei hintereinander angeordneten Erweiterungen etwa 4 bis 5 mal so groß zu machen» wie der überstand der Erweiterungen über das Anker loch ist. Auch bei Erweiterungen ist es möglich, auf Grund von zuverlässige Aussagen Über die Tragkraft d@k &ntes?a zn machen« Eine vorteilhafte Ausführung des Verfahrens sieht vor, ub,w> Rohr mit ausgeklappten Flügeln beim Ziehen aiaeh H@©fe um seiße eigene Achse zu drehen, und.zwar in der M@i@@_p SaJ Ste di@ vorgesehene Verankerungsstrecke verteilte. * schraubenförmige Erweiterungen durch Verdrängung dass B©d©ns entstehen. Auch bei dieser Ausführung ergibt der beim Ziehen und Drehen des Rohres erforderliche Arbeitsaufwand sichere Rückschlüsse über die zu erwartend® Tragkraft des Ankers.

Unter bestimmten Voraussetzungen kann es vorteilhaft s@£n, den Mantel des Ankers nur mit mehreren ringf festigen Erweiterungen zu versehen. In diesem Fall wird das herausgeklappten Flügeln lediglich um e@iji@ ©ig©s gedreht, jedoch in seiner Achsrichtung nicht b@w@gt anderen Herstellungsvorgänge bleiben gleich.

Wenn die BcsdanverhHltnisse es zulassen, ist es selbatvor- et»ndlieh auch üUgllch, das Ankerlooh ohne

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Vortreibrohres herzustellen. Die Herstellung des Ankers erfolgt in diesem Fall erfindungsgemäß mit einem Rohrgestänge mit ausklappbaren Flügeln, das dem oben angeführten Vortreibrohr mit Flügeln entspricht und mit wenig Spiel in das Ankerloch eingeführt wird.

Werden die Erweiterungen bereits während der Herstellung

Ankerstab umgebende Mörtel mit Zementmörtel verpreßt, so ist der den mit Sicher» helt frei von aufgelockertem Bodenmaterial, das bisher oft eine sichere Haftung des Mörtels am Ankerstab verhinderte.

Beim Anspannen des Ankerstabs werden die Zugkräfte durch Normalspannungen über im ganzen Verankerungebereich vorhandene Erweiterungen auf das umgebende Erdreich übertragen. Da die Erweiterungen andererseits aber nur im Verankerungsbereiah angeordnet sind, ist die den erd« statischen Berechnungen zugrundeliegende Voraussetzung erfüllt, daß die Ankerkraft ausschließlich hinter der Gleitfläche, also nicht in der Spannstreoke eingetragen wird. Bei einer Einleitung der Ankerkraft in den Boden durch Haftspannungen zwiaohen Zementmörtel und Brdreioh ist das Vorhandensein dieser Vorausaetzung nicht gewährleistet. Ein weiteres wesentliches Merkaal aller erflndungsgemHßen AusfUhrungsarten liegt darin« daß die Erweiterungen

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entgegen den bekannten Ausführungen auf eine dem Tr&gver« halten des Erdreichs angepaßte Länge (» Verankerungsstr©ok©) angeordnet werden. Diese Art der Kraftübertragung sich vornehmlich bei bindigen Bodenarten als großer

Durch die Möglichkeit, die zum Lösen des Ankers aus dem Erdreich führende Ankerbruohlast bereits bei der Her» stellung des Ankers mit verhältnismäßig großer Genauigkeit festzustellen, wird die bei herkömmlichen Ausführungen vorhandene Gefahr, den Anker nach dem Überspannen vollkommen aufgeben zu müssen, vermieden. Laßt nämlich bei der erfindungsgemäßen Ausführung der zum Erweitern erforderliche Arbeitsaufwand auf eine schlechtere Bodenfestigkeit im Verankerungsbereich schließen« wird der Anker von vornherein nicht voll ausgenutzt bzw. wird der Verankerungsbereich nachträglich entsprechend verlängert. Der Anker bleibt Jedoch als Verankerungsglied für das Bauwerk erhalten.

Die Erfindung ist nachstehend an zwei in der Zeichnung dar= gestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine «rfindungegtmKß hergestellte, mehrere Erweiterungen d·· Bohrloohe

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aufweisende Verankerung für eine Wand, Fig.2 eine Draufsicht auf diese Verankerung« Fig.3 zeigt eine Teilansicht des zur Herstellung von

Erweiterungen verwendeten Rohres, Fig.4 zeigt einen Schnitt nach der Linie IV-IV durch

dieses Rohr, Fig.5 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel eine andere

Verankerung in gleicher Darstellung wie in Fig. 1, Fig.6 zeigt das Ende des Bohrgestänges während des Auf-·

treibens des Ankerlochs· In Fig.7 ist das Bohrgestänge im Schnitt mit eingeklapptem Flügel in

Fig.8 mit ausgeklapptem Flügel dargestellt. Fig.9 Zeigt das Ende des Bohrgestänges während der Herstellung der schraubenförmigen Erweiterung und während des Auspressens.

Beim A υ sf Uhr u ngs bei spiel nach FJgI wird eine als Pfahlwand, Spundwand oder Berliner Verbau ausgeführte Stützwand 1 durch mehrere Erdanker 2 gehalten, von denen in der Zeichnung jedoch nur einer dargestellt ist* Dieser kann horizontal oder geneigt angeordnet sein und enthält einen durchgehenden Spannstab S. Zur Hersei lung des Srdankers 2 wird das nach der Erfindung ausgebildete Vortreibrohr 3 bis In die bei

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der erdstatischen Berechnung ermittelte Tiefe vorgetrieben. Hierdurch entsteht das Ankerloch 4. Die Länge des Erdankers 2 setzt sich zusammen aus der beim Vorspannen des Ankers in Längsrichtung frei beweglichen Spannstablänge, im folgenden als Spannstrecke a Zeichnet, die von der Lage der Gleit«= fläche 5 abhängig ist, und aus der zur übertragung der Anker» kraft auf das Erdreich erforderlichen Verankerungsstrecke b.

Das Vortreibrohr 3 weist an seinem Endabschnitt zwei seitlich herausklappbare Flügel 6 a und 6 b auf« die beim Eintreiben des Rohres einen Teil der Rohrwandung bilden und' die Einschnitte E im Vortreibrohr 3 abdecken. Innerhalb des Vortreibrohres 1st zusätzlich ein in Längsrichtung um ein bestimmtes MaB längsverschiebbar bewegliches Rohr 7 angeordnet, mit dem zwei als Ausklappvorrichtung dienende Schubstangen 8a und 8b. verbunden sind. Diese Schubstangen sind an einem Ende jeweils mit einem In zwei Langlöchern 8c geführten Querbolzen 8d ge« lenklg verbunden, der in einer mit dem Innenrohr ? verbundenen Schelle 9 featsitzt.

Solenge das Vortreibrohr > zur Herstellung des Ankerloches 4

Ingetrieben wird, befindet sich daa Innenrohr in einer ■oweit vorgeschobenen Stellung, daß die Schelle 9 la 3er Nähe d#«koniichtn Kopfes dee Vortreibrohres steht und dabei

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Flügel 6a und 6b über die Schubstangen gegen die Rohrwandung in eingeklappter Lage gespannt hält. Wenn die vorgesehene Endtiefe des Ankerloches 4 erreicht 1st, wird zunächst der Ankerstahl S in das Rohr 7 eingesetzt. Dann werden die Flügel 6a und 6b aus der eben beschriebenen Lage dadurch ausgeklappt« daß das Rohr 7 entgegen der Vortreibrichtung zurückgezogen wird. Dabei drücken die Schubstangen 8a und 8b die Flügel 6a und 6b nach außen und verdrängen, bei gleichzeitig erfolgender Rückaugbewegung des Vortreibrohres 5 das umgebende Erdreich, so daß die In Fig. 1 und 2 mit 10 bezeichnete Erweiterung entsteht. Während dieses Rückzuges wird die hierzu erforderliche Zugkraft gemessen und das Ankerloch 4 samt den Erweiterungen mit durch das Innenrohr 7 eingebrachten Zementmörtel ausgepreßt. Dl^ axiale Länge der Erweiterungen 10 entspricht der Strecke, um die das Vortreibrohr 3 bei ausgeklappten Flügeln zurückgezogen würde. Die hierbei gemessene Zugkraft gibt ein zuverlässiges Maß für die Bruchlast des fertigen Ankers an·

Die Flügel 6a und 6b können während des Zugvorgange wiederholt ein und auegeklappt werden dureh Langsverechieben des Innenrohree 7 g«g«n da· Außenrohr 3. Hierdurch können im

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Abstand voneinander zwei oder mehr Erweiterungen 10 ge» schaffen werden, wobei es zweckmäßig sein kann, das Vor» treibrohr 3 für die nächste Erweiterung jeweils um 90° zu drehen.

Zur Herstellung des als zweites Ausführungsbeispiel in Fig. 5 dargestellten Zugankers 11, der ebenfalls horizontal oder geneigt angeordnet sein kann, wird die in Fig. 6 bis 8 wiedergegebene Vorrichtung verwendet. Sie besteht aus einem drehbaren Vortreibrohr 12, in dem ein Bohrgestänge IJ beim Vortreiben rotiert (Fig.6). Außerdem besitzt es nahe seinem Ende einen ausklappbaren Flügel 15» der beim Eintreiben einen Teil der Rohrwa&aang bildet (Fig.7)·

Sobald am Ende der Verankerungsstreoke b die Endtiefe er= reicht ist, wird das Bohrgestänge 1? aus dem Vortreibrohr 12 herausgezogen. Dadurch klappt ein auf das Ende des Bohrgestänges 13 aufgeschweißter, schraubenförmiger Nocken 16 den Flügel 15 auf* Nach Einführen des Anker Stabes 17 (Fig.9) wird das Vortreibrohr 12 mit konstantem Vorschub gezogen und gleichzeitig derart gedreht» daß der aufgeklappte und durch den Erdwiderstand in dieser Stellung gehaltene Flügel 15 (Fig.8) das Erdreich in Drehrichtung verdrängt. Die Oaoähäbe der bei r< latanter Drehgeschwindigkeit entstehenden ~ sehr* >** i?t5rmigen Erweiterung 18 entspricht mindester« dem

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4 bis 5-fachen überstand der Erweiterung über dem Ankerioc hdurchmesser. Während des Hersteilens der Erweiterung werden sowohl das Ankerloch 14 durch das Ende des Rohres 12 als auch die Erweiterung 18 selbst durch eine seitliche öffnung 19 im Rohr 12 mit Zementmörtel ausgepreßt. Der beim Drehen des Vortreibrohres erforderliche Arbeltsaufwand wird über die Verankerungsstrecke gemessen; man kann daraus unter Berücksichtigung der Länge der Verankerungsstrecke " Rückschlüsse auf die Größe der zu erwartenden Ankerbruchlast ziehen.

Anstelle der in den Ausführungsbeispielen vorgesehenen mechanischen Mittel können auch hydraulische oder pneumatisch beaufschlagte Kolben zum Ausschwenken der Flügel 6a» 6b bzw. 15 im Vortreibrohr 3 bzw. 12 vorgesehen sein.

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Claims (1)

1. Firma Ed.ZUbIin AO A 28 oA9 wn

   Bauunternehmung

   Stuttgart Jägerstrasse 22

   Ansprüche

   Verfahren zum Herstellen von aus vorgespannten Stahlstäben und einem Mantel aus erhärtenden Baustoffen, vorzugsweise Zementmörtel, be» stehenden Erdankern zur Verankerung von Bau» teilen Im Erdreich, wobei ein Ankerloch her» gestellt wird, ein Ankerstahl in dasselbe eingeführt wird und unter Verwendung eines In das Ankerloch eingeführten Rohres der Mantel durch Verfüllen des Hohlraumes zwischen Ankerstahl und Erdreich in den Bodenverhältnissen angepaßter Anordnung hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Hantel in seinem Verankerungsbereich mit mindestens zwei hinter« einander angeordneten Erweiterungen versehen wird, und dafl der zum Herstellen dieser Erweiterung notwendige ArbeltsaufWAnd (Zugkraft bzw. Drehmoment) ale Had für die Tragfähigkeit des Ankere gemessen wird.

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   * 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß ein vor oder gleichzeitig mit dem Anker» stab ein in das Anker loch mit geringes» Spiel eingeführtes oder das Ankerloch feststellendes Rohr (3> 13) herausklappbare Flügel (6a» 6b, 15) aufweist« die an gewünschten Stellen im " Verankerungsbereich ausgeklappt werden und

   beim Bewegen des Rohres das Brdreich verdrängen.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel In einer Ebene, die durch die Rohrachse verläuft, schwenkbar sind.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel in einer Ebene

   \ schwenkbar sind, die senkrecht zur Rohrachse

   verläuft.

   5. Vorrichtung nach Anspruoh 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dal die Flügel durch ein OestKnge in Innern des Rohres betätigbar sind.

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   6. Vorrichtung nach Anspruch > oder 4, dadurch gekennzeichnet« daß die Flügel hydraulisch oder pneumatisch betätigter sind.

   7« Verfahren unter Verwendung einer Vorrichtung nach Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeich~ net» daß das Rohr in Richtung seiner Achse bewegt wird, wobei radial abstehende Er» Weiterungen des Mantels entstehen.

   8. Verfahren unter Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gektzeichnet, daß das Rohr um seine eigene Achse gedreht wird, wobei ringförmige Erweiterungen des Mantels entstehen.

   9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch

   . gekennzeichnet« daß das Rohr gleichseitig · lKngsbewegt und gedreht wird, derart» daß schraubenförmige Erweiterungen (18) des Mantels (14) entstehen·

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