DE19517257A1 - Verspannbarer GfK-Gebirgsanker mit integrierter Kalottenplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gebirgsanker mit der GfK-Ankerstange, dem im Bohrlochtiefsten verspannbaren Zugelement und aus Kalottenplatte und einem an der Ankerstange anliegen­ den Fixierteil bestehenden bohrlochmundseitigen Spannelement dessen Fixierteil von einer Spannhülse mit einem innenseitigen Gegenkonus und einem Keil gebildet ist, der korrespondierend ausgebildet und auf der Ankerstange über eine teilweise in die Spannhülse einschraubbare Spanneinrichtung verschiebbar ist und auf der Innenfläche eine größere Reibzahl als auf der Außenfläche aufweist nach Patent (Patentanmeldung P 44 00 644.6).

Gebirgsanker werden im Felsbau sowie im untertägigen Bergbau dort eingesetzt, wo das Gebirge an sich genügend Standfestigkeit aufweist, wo aber die dem hergestellten Hohl­ raum naheliegenden Schichten durch Aneinanderheften gesichert werden sollen. Bekannt sind aus Stahl bestehende Gebirgsanker, wie auch solche aus GfK-Material. In der EP-A-94 908 ist ein Glasfaser verstärkter Kunststoffanker offenbart, wobei sich dieses Material neben der hohen Zugfestigkeit auch noch durch ein geringes Gewicht auszeichnet. Ein solcher Ankerstab kann nicht korrodieren, so daß er über hohe Standzeiten verfügt. Zum Verspannen wird das GfK-Rohr mit einem Gewinde versehen, auf dem die Ankerschraube bewegt wird. Auch aus der EP-A-188 174 ist ein solcher aus Kunststoff bestehender Anker bekannt, bei dem ein entsprechendes Gewinde auf das aus dem Bohrloch herausragende Ende aufgebracht ist. Auf diesem Gewinde kann die Ankermutter mit Kalottenscheiben verschoben werden, so daß ein Verspannen des Ankers möglich ist. Nachteilig ist aber, daß ein großer Herstellungsaufwand für das Gewinde erforder­ lich ist und daß auf die Ausbildung des Gewindes besonderes Gewicht gelegt werden muß, um überhaupt eine Kraftübertragung zu erreichen. Es hat sich aber gezeigt, daß das Gewinde, das auf das GfK-Rohr aufgebracht ist, hohen Belastungen nicht halten kann. Es reißt ab. Um ein solches Abreißen zu verhin­ dern, sieht die DE-OS 29 03 694 einen Schlitzen des GfK-Rohres und ein Einführen eines entsprechenden Keiles vor, über die ein Verspannen möglich ist, ohne daß ein Abreißen des Gewindes eintreten kann. Voraussetzung ist aber, daß an beiden Enden entsprechende Keile angebracht werden, da ansonsten das Fest­ liegen nicht mit ausreichender Sicherheit garantiert werden kann. Nachteilig ist außerdem, daß ein Verharzen des Bohrlo­ ches zwar theoretisch möglich, aber nur mit erheblichem Auf­ wand zu verwirklichen ist. Schließlich ist von Nachteil, daß eine etwa rechtwinklige Anordnung zwischen Ankerstange und Gebirgswand erforderlich ist, um ein einwandfreies Verspannen der Kalottenscheibe über die Ankermutter zu ermöglichen. Aus dieser Schrift ist eine Mehrkeilanordnung bekannt, die nicht nur einen aufwendigen Herstellungsprozeß erfordert, sondern auch eine schwierige Montage. Der Keil bzw. die an den beiden Enden angebrachten Keile weisen eine große Steigung auf, um ein Herausdrücken aus dem GfK-Rohr beim Spannen zu verhindern. Ähnlich ist auch die aus der EP-A-14 426 bekannte Lösung, bei der das Festsetzen des Ankers erreicht wird, indem das im Bohrloch angeordnete Ende des Zugelementes eine sich im Bohr­ loch festkrallende Spreizhülse aufweist. Am gegenüberliegen­ den Ende ist eine Zugmutter vorgesehen, die beim Drehen über Zugmittel mit dem äußeren Ende des Zugelementes verspannbar ist. Das Auseinandertreiben des aufgeschlitzten Endes des GfK-Rohres wird dadurch erreicht, daß die Spreizhülse eine ent­ sprechende Innenbohrung aufweist, wobei diese nach einer be­ sonderen Ausführungsform im oberen Bereich sogar konisch ist, um so ein völliges Eintreiben des Spreizdorns in die Spreiz­ hülse zu ermöglichen. Nachteilig ist allerdings, daß sich hier im Übergangsbereich, d. h. also da, wo die Wand des GfK-Rohres gegen die Innenwand der Spreizhülse angepreßt wird, sich Spannungsspitzen bilden, die zu einem Abreißen führen können. Die durch die Form des Spreizdorns einerseits und der Spreizhülse andererseits vorgegebene Verteilung der Kräfte ist ungünstig und darüber hinaus nicht genau ermittelbar, so daß ein genaues Arbeiten mit einer derartigen Ausführung nicht erwartet werden kann. Schließlich zeigt die DE-PS 39 02 727 einen Gfk-Gebirgsanker auf, bei dem der Spreizdorn und die Innenwand der Kegelhülse korrespondierend konisch ausgebildet sind, so daß sich Spannungsspitzen in diesem Bereich nicht ergeben. Bei dieser, wie auch bei den weiter vorn beschriebe­ nen Lösungen, muß jeweils ein Spreizkeil eingebracht werden, der ein kreuzförmiges Aufspalten der GfK-Ankerstange erfor­ dert. Damit kann das Spannelement nur jeweils am vorgegebenen Ende der Ankerstange angebracht werden und es ist insbesondere nicht möglich, über ein Nachspannen oder ähnliches die Wirk­ samkeit des Gebirgsankers auch nach Einbringen von Spritzbeton oder ähnlichem Material zu überprüfen und zu gewährleisten. Außerdem ist es schwierig, solches Harzmaterial durch die Keile hindurch einzubringen. Bei dem Gebirgsanker gemäß Haupt­ anmeldung sind die beschriebenen Probleme dadurch elegant gelöst, daß ein besonderes, vorzugsweise aus radial gewickel­ tem Kunststoffmaterial bestehendes Fixierteil zum Einsatz kommt, das ein Eintreiben und Festsetzen des Keils über eine Spanneinrichtung sicherstellt, ohne daß es einer entsprechen­ den Verformung bzw. Vorbereitung der Ankerstange bedarf. Der zum Einsatz kommende und entsprechend im Fixierteil festge­ setzte Keil weist unterschiedliche Außen- und Innenflächen auf, so daß er verhältnismäßig leicht in das Fixierteil ein­ treibbar ist, auf der Innenfläche aber eine hohe Reibzahl aufweist, so daß das Festhalten der Ankerstange gewährleistet ist. Probleme entstehen aber dann, wenn hohe Kräfte auftreten und eine Belastung des Gebirgsankers so erfolgt, daß das Fi­ xierteil quasi in die Kalottenplatte hineingezogen wird. Eine Zerstörung der Kalottenplatte und damit eine ungünstige oder gar nicht mehr gewährleistete Ankersicherung ist die Folge. Probleme können insbesondere auch dann entstehen, wenn sich der Ankerkopf in der Kalottenplatte wie bei der Hauptanmeldung gewünscht in der Kalottenplatte verschwenkt. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, daß die Handhabung durch die mehr­ teilige Form des Ankerkopfes erschwert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gebirgsan­ ker gemäß Hauptanmeldung weiterzuentwickeln, so daß er hand­ habungsfreundlicher und -sicherer und auch bezüglich des An­ kerkopfes sehr hohe Belastungen aufnehmend geformt ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kalottenplatte eine etwa parallel zur Anlagefläche verlaufend angeordnete Einlage aufweist, die ein Durchdringen des Fixier­ teils erschwerend oder verhindernd ausgebildet ist.

Bei einem derart ausgebildeten Ankerkopf bzw. Gebirgsan­ ker ist sichergestellt, daß auch bei extremen Belastungen sich der eigentliche Ankerkopf nicht durch die Kalottenplatte hin­ durch verformen bzw. pressen kann, so daß ein einwandfreier Sitz und damit eine einwandfreie Einleitung der Kräfte ins Gebirge sichergestellt ist. Lange Standzeiten derartiger Anker sind gewährleistet, wobei darüber hinaus die Handhabung noch dadurch erleichtert wird, daß ein derartig ausgebildeter Ge­ birgsanker bzw. sein Ankerkopf gut zu handhaben ist, weil er wie weiter hinten noch erläutert, zu einer Baueinheit zusam­ mengefaßt werden kann, die leicht transportiert aber wie er­ wähnt vor allem auch leicht gehandhabt werden kann.

Eine solche besonders günstige Handhabung ist gegeben, wenn die Kalottenplatte in die Spannhülse, ein Bauteil bil­ dend, integriert ist. Die Spannhülse oder besser gesagt der gesamte Ankerkopf können dann als komplettes Bauteil vorgerü­ stet vor Ort gebracht und dort eingesetzt werden, ohne daß es besonderer Obacht bedarf. Darüber hinaus ist durch diese Aus­ führung sichergestellt, daß auch die Einlage, die für die Wirksamkeit der Kalottenplatte so wichtig ist, genau die Posi­ tion jeweils beibehält und aufweist, die für ihre Wirksamkeit optimal ist.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung ist die, bei der die Einlage aus Metall besteht und in die Kalottenplatte bzw. die Spannhülse eingeformt und eingegossen ist. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß die Einlage jeweils die Spannhülse bzw. die entsprechenden Teile der Spannhülse wirksam abstützt und absichert, wobei das in das Kunststoffmaterial eingelassene Metall vor Beschädigung bzw. vor Beanspruchung durch Feuchtig­ keit und ähnliches gesichert ist.

Dort wo Metall bei der späteren Gewinnung ein Hindernis sein könnte, sollte die Einlage aus Holz oder gehärtetem Kunststoff bestehen und in die Spannhülse eingegossen sein. Denkbar ist es auch, daß die Einlage aus radial gewickeltem Kunststoffmaterial besteht, und in das Kunststoffmaterial der Spannhülse bzw. in die Kalottenplatte eingebettet ist. Alle diese Lösungen haben den Vorteil, daß das Gesamtmaterial bei der späteren Gewinnung für die Gewinnungswerkzeuge keine we­ sentliche Beeinträchtigung darstellt, so daß eine Beeinträch­ tigung der Gewinnung oder der sonstigen Arbeiten durch diese im Gebirge verbliebenen Teile nicht eintreten können.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß in der Kalottenplatte bzw. der Spannhülse ein etwa parallel zur Anlagefläche verlaufender Schlitz ausgespart ist, in den die korrespondierend ausgebildete Einlage einfügbar ist. Diese Ausführung ist insbesondere dann vorteilhaft anwendbar, wenn für unterschiedliche Einsatzzwecke unterschiedlich ausgebilde­ te Einlagen eingesetzt werden sollen. Dann kann jeweils noch während des Einsatzes die Einlage eventuell ausgetauscht, jedenfalls aber so positioniert werden, daß sich eine jeweils optimale Ausführung des Gebirgsankers sicherstellen läßt.

Die Wirksamkeit der Einlage verbleibt auch während langer Standzeiten sicher erhalten, weil gemäß einer Weiterbildung vorgesehen ist, daß die Einlage des Fixierteils zum Rand der Kalottenplatte hin weit überragend ausgebildet ist. Damit ist die Einlage gleichzeitig auch, unabhängig von ihrer Anordnung, im Fuß des Ankerkopfes bzw. in der Kalottenplatte in sich insgesamt stabilisierend untergebracht, so daß ein Abscheren oder sonstige Beeinträchtigung auch bei ungünstig eingelei­ teten Kräften nicht zu befürchten ist.

Einmal zur Absicherung der Einlage und zum anderen auch der Spannhülse als solche und zur Vorgabe einer insgesamt für den Einsatz auch optimal geeigneten Form ist vorgesehen, daß die aus radial gewickeltem Kunststoff bestehende Spannhülse von einem in die integrierte Kalottenplatte übergehend ausge­ bildeten Mantel umhüllt ist. Dieser Mantel bildet also gleich­ zeitig den Kalottenkörper und den Stützmantel oder besser gesagt den Schutzmantel für die Spannhülse, wobei die Spann­ hülse als solche sich wieder auf der Einlage abstützt, d. h. bis zu dieser herunterreichend hergestellt ist. Der gesamte Körper bildet dann ein sicheres und stabiles Bauteil, wobei der Keil, der zur Vereinfachung dreiteilig ausgebildet ist, in die entsprechende Innenbohrung der Spannhülse eingesetzt und über Federn so gesichert werden kann, daß er während des Transportes und der Lagerung im Komplettbauteil verbleibt und sofort beim Einsatz zur Verfügung steht.

Schließlich erhält auch der Gesamtkörper an der Anlage­ fläche bzw. im Fußbereich eine optimale Form, indem die Kalot­ tenplatte bzw. der entsprechende Fuß des Fixierteils einen abgerundeten Rand, vorzugsweise mit R = 4 und eine etwas bal­ lige Anlagefläche aufweist. Ein "Abrollen" des Ankerkopfes am Gebirge ist so gewährleistet und damit eine günstige Anleitung der Kräfte.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß der Gebirgsanker gemäß Hauptanmeldung so weiter entwickelt wurde, daß eine sichere Handhabung, ein günstiger Transport und insbesondere eine optimale Wirksamkeit gewährleistet ist, wobei insbesondere durch die Einlage sichergestellt werden kann, daß auch bei ungünstiger Krafteinleitung oder bei sehr hohen Kräften der Ankerkopf als solcher erhalten bleibt, d. h. sich nicht einzelne Teile herausziehen und dann zu einer Zer­ störung beitragen. Darüber hinaus ist ein derartiger Gebirg­ sanker in unterschiedlichen Einsatzbereichen zu verwenden, ohne daß dazu eine Änderung seiner Zusammensetzung erforder­ lich wäre. Versuche haben gezeigt, daß der Ankerkopf eines derartigen Gebirgsankers mehr als 20 t Zuglast aufnimmt, ohne daß es zu einer Zerstörung oder Überlastung kommt. Vielmehr ist bei derartigen Versuchen die Ankerstange gerissen, bevor es zu einer Beeinträchtigung des Ankerkopfes kam.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungs­ gegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungs­ beispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzeltei­ len dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen Gebirgsanker am bohrlochmundseitigen Ende, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Ankerkopf und

Fig. 3 einen Schnitt durch den Ankerkopf insbe­ sondere mit Verdeutlichung der Einlage im Fußbereich.

Fig. 1 zeigt eine Gebirgsanker 1 in Seitenansicht und zwar mit dem aus dem Bohrlochmund herausragenden Ende. Dabei wird in dem hier wiedergegebenen Schnitt deutlich, daß die Ankerstange 2, hier aus einem GfK-Rohr bestehend, wirksam zwischen Kalottenplatte 3 und Endbereich mit einem Fixierteil 4, hier im Schnitt wiedergegeben, verbunden ist. Allerdings ist die Kalottenplatte 3 hier Bestandteil des Fixierteiles 4 oder besser gesagt als Fuß 5 des Ankerkopfes ist die Kalotten­ platte 3 Teil der Spannhülse 6.

Das Fixierteil 4 besteht nämlich aus der Spannhülse 6 und dem Gegenkonus 7 sowie einem Keil 8. Die Spannhülse 6 ist darüber hinaus um diesen Fuß 5 bzw. die Kalottenplatte 3 ent­ sprechend erweitert. Der eigentliche Teil der Spannhülse 6 besteht aus einem radial gewickelten GfK-Material, wobei diese Spannhülse 6 insgesamt zwischen 15 t und 20 t oder aber auch darüber hinaus aufnehmen kann.

Über die Spanneinrichtung 9 wird der Keil 8 auf der An­ kerstange 2 entlang in den Gegenkonus 7 hineingeschoben, so daß die gleichmäßigen und wirksamen Kräfte auf die Ankerstange 2 einwirken, ohne daß hier Problemzonen und damit Abrisse entstehen können. Die Reibzahl der Innenfläche 10 ist größer als die Reibzahl der Außenfläche 11, wodurch eine wirksame Haftung des Keils 8 auf der Ankerstange 2 gewährleistet bleibt. Die Innenwand 12 des Gegenkonus 7 und die Außenfläche 11 des Keils 8 weisen eine korrespondierende Steigung auf, so daß die gleichmäßige Aufbringung der Kräfte erfolgen kann.

Der Gegenkonus 7 weist ein Innengewinde 15 auf, das mit dem Außengewinde 17 der als Spanneinrichtung 9 dienenden Spannschraube 16 korrespondierend ausgebildet ist.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Gebirgsanker 1 bzw. des Fixierteils 4 von Seiten der Spanneinrichtung 9 aus. Deut­ lich wird hier, daß die Ankerstange 2 kein Rundprofil auf­ weist, sondern vielmehr eine sternförmige Grundform mit ent­ sprechenden Einbuchtungen 23, 24. Diese Einbuchtungen 23, 24 sind sowohl im Keil 8 vorgesehen, wie umgekehrt auch in der Ankerstange 2. Der Keil 8 besteht gemäß Fig. 2 aus drei Teil­ schalen 19, 20, 21, wodurch die Handhabung vereinfacht und das Einsetzen erleichtert ist. Durch die entsprechende Formgebung ist aber sichergestellt, daß beim Einziehen bzw. Einschieben des Keils 8 in den Gegenkonus 7 bzw. die Spannhülse 6 alle drei Teilschalen 19, 20, 21 gleichzeitig eingeführt werden. Durch die Einbuchtungen 23, 24 erhält die Ankerstange 2 bzw. umgekehrt der Keil 8 eine vergrößerte Reibfläche 22.

Die besondere Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist insbesondere Fig. 3 zu entnehmen. Hier wird noch einmal deut­ lich, daß die eigentliche Kalottenplatte 3 hier als Fuß 5 des Ankerkopfes ausgebildet ist, wobei der Ankerkopf die Spann­ hülse 6 und den Keil 8 aufweist. In die Kalottenplatte 3 oder richtiger gesagt in den Fuß 5 des Ankerkopfes ist eine etwa parallel zur Anlagefläche 30 verlaufende Einlage 35 inte­ griert, so daß die Spannhülse 6 entsprechend wirksam abge­ stützt ist und sich auch bei extremen Verformungen nicht aus dem Ankerkopf herausdrücken kann.

Bei der aus Fig. 3 ersichtlichen Ausführung liegt die eigentliche Spannhülse 6 auf der Einlage 35 auf, während die Spannhülse 6 im übrigen von einem Mantel 38 umgeben ist, der vorzugsweise das gleiche Material bzw. die gleichen Eigenar­ ten aufweist, wie der Fuß 5. Dieses Material umgibt somit auch die Spannhülse 6 und die Einlage 35, wobei neben der entspre­ chend ausgeformten Anlagefläche 30 auch der Rand 37 des Fußes 5 entsprechend abgerundet ist. Damit ergibt sich nicht nur formmäßig gesehen eine elegante Ausführung, sondern auch von der Wirkungsweise her, so daß sich die beim Einziehen des Keils 8 auftretenden Kraft insgesamt gut auf die übrigen Teile des Ankerkopfes verteilen können.

Neben der direkten Integrierung der Einlage 35 in den Fuß 5 bzw. die Kalottenplatte 3 ist auch die Möglichkeit gegeben, dort einen Schlitz 36 vorzusehen, in den dann die Einlage 35 eingeschoben bzw. eingelegt wird. Zweckmäßiger Weise ist der Schlitz 36 rundum verlaufend, wobei durch entsprechende Keile, Bolzen oder ähnliches ein unbeabsichtigtes Herausrutschen verhindert werden kann.

Fig. 3 verdeutlicht, daß der Ankerkopf insgesamt eine Baueinheit bildet, wobei der getrennt davon hergestellte Keil 8 zumindest für den Transport mit dem übrigen Ankerkopf eine Baueinheit bildet, da er über die Transporthalterungen 39 in seiner Transportlage fixiert ist.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (10)

1. Gebirgsanker mit der GfK-Ankerstange (2), dem im Bohrlochtiefsten verspannbaren Zugelement und aus Kalotten­ platte (3) und einem an der Ankerstange (2) anliegenden Fi­ xierteil (4) bestehenden bohrlochmundseitigen Spannelement, dessen Fixierteil (4) von einer Spannhülse (6) mit innenseiti­ gem Gegenkonus (7) und einem Keil (8) gebildet ist, der kor­ respondierend ausgebildet und auf der Ankerstange (2) über eine teilweise in die Spannhülse (6) einschraubbare Spannein­ richtung (9) verschiebbar ist und auf der Innenfläche (10) eine größere Reibzahl als auf der Außenfläche (11) aufweist, nach Patent (Patentanmeldung P 44 00 644.6), dadurch gekennzeichnet, daß die Kalottenplatte (3) eine etwa parallel zur Anlagefläche (30) verlaufend angeordnete Einlage (35) aufweist, die ein Durchdringen des Fixierteils (4) erschwerend oder verhindernd ausgebildet ist.

2. Gebirgsanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalottenplatte (3) in die Spannhülse (6), ein Bauteil bildend integriert ist.

3. Gebirgsanker nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (35) aus Metall besteht und in die Kalotten­ platte (3) bzw. die Spannhülse (6) eingeformt und eingegossen ist.

4. Gebirgsanker nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (35) aus Holz oder gehärtetem Kunststoff be­ steht und in die Spannhülse (6) eingegossen ist.

5. Gebirgsanker nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (35) aus radial gewickeltem Kunststoffmaterial besteht und in das Kunststoffmaterial der Spannhülse (6) bzw. die Kalottenplatte (3) eingebettet ist.

6. Gebirgsanker nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kalottenplatte (3) bzw. der Spannhülse (6) ein etwa parallel zur Anlagefläche (30) verlaufender Schlitz (36) aus­ gespart ist, in den die korrespondierend ausgebildete Einlage (35) einfügbar ist.

7. Gebirgsanker nach Anspruch 1 - Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (35) das Fixierteil (4) zum Rand (37) der Kalottenplatte (3) hin weit überragend ausgebildet ist.

8. Gebirgsanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus radial gewickeltem Kunststoff bestehende Spann­ hülse (6) von einem in die integrierte Kalottenplatte (3) übergehend ausgebildeten Mantel (38) umhüllt ist.

9. Gebirgsanker nach Anspruch 1 - Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalottenplatte (3) bzw. der entsprechende Fuß (5) des Fixierteils (4) einen abgerundeten Rand (37), vorzugsweise mit R = 4 und eine etwas ballige Anlagefläche (30) aufweist.

10. Gebirgsanker nach Anspruch 1 - Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (8) dreiteilig ausgebildet ist.