DE19740032C2

DE19740032C2 - Device for anchoring a rebar and method for anchoring a sealing base

Info

Publication number: DE19740032C2
Application number: DE1997140032
Authority: DE
Original assignee: Dyckerhoff and Widmann AG
Current assignee: Walter Bau AG
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 2000-04-27
Anticipated expiration: 2017-09-12
Also published as: DE19740032A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verankerung eines Bewehrungsstabes aus Stahl oder Faserverbundwerkstoff in einem erhärtenden Material wie z. B. Beton, verfestigtem Bodenmaterial oder dergleichen, mit einem Grobgewinde gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for anchoring a steel rebar or Fiber composite material in a hardening material like e.g. B. concrete, solidified soil material or the like, with a coarse thread according to the preamble of Claim 1.

Bei Tiefbaumaßnahmen ist es häufig notwendig, Baugruben bis unter einen Grundwasserspiegel auszuheben. Bei derartigen Baugruben besteht das Problem, daß ohne geeignete Gegenmaßnahmen Grundwasser in die Baugrube drückt und diese somit volläuft. Dies erschwert die Arbeiten in der Baugrube oder macht sie sogar unmöglich.When it comes to civil engineering, it is often necessary to use excavation pits to dig out below a water table. At Such pits have the problem that without suitable countermeasures groundwater in the construction pit presses and thus completely. This complicates the Working in the excavation pit or even making it impossible.

Zur Vermeidung des Eindringens von Grundwasser in Baugruben ist es bekannt, die Baugrube mit einer Dichtwanne zu umschließen. Die Dichtwanne weist eine im wesentlichen horizontal verlaufende Dichtsohle und eine damit verbundene, im wesentlichen vertikal verlaufende Dichtwand auf. Neben der Dichtfunktion müssen sowohl die Dichtwand, als auch die Dichtsohle auch große statische Kräfte zur Abstützung der Baugrubenumschließung aufnehmen.To prevent groundwater from entering It is known to use excavation pits with a To enclose the sealing trough. The sealing trough has a essentially horizontal sealing sole and a associated, essentially vertical Sealing wall on. In addition to the sealing function, both Sealing wall, as well as the sealing base also large static Forces to support the construction pit enclosure take up.

Nach dem Ausheben und Auspumpen einer Baugrube steht, unabhängig von der Tiefe der Baugrube, unterhalb des Grundwasserspiegels ein hydrostatischer Druck an. Um ein Reißen oder gar Anheben der Dichtsohle aufgrund dieses hydrostatischen Druckes zu vermeiden, ist es erforderlich, die Dichtsohle in dem darunter liegenden Boden zu verankern.After excavating and pumping out an excavation pit, regardless of the depth of the excavation pit, below the Groundwater level a hydrostatic pressure. To a Tearing or even lifting of the sealing sole due to this It is to avoid hydrostatic pressure required the sealing sole in the one below Anchor ground.

Zur Verankerung solcher Dichtsohlen werden zunehmend Verankerungsmethoden entwickelt, bei denen die Kraft der Ankerzugglieder zur Auftriebssicherung durch Haftverbund auf möglichst geringer Länge in die Dichtsohle übertragen werden soll. Damit werden Verankerungselemente vermieden, die unter Wasser bzw. unterhalb der Geländeoberfläche nicht positioniert werden können oder die nicht durch die Verrohrung der Bohrung abgesenkt werden können.Anchoring such sealing soles are becoming increasingly common Anchoring methods are developed in which the power of Anchor tension members to protect against buoyancy by means of an adhesive bond to the lowest possible Length to be transferred into the sealing base. With that Anchoring elements avoided, which are under water or below the Terrain surface can not be positioned or not by the Piping the hole can be lowered.

Neben der Möglichkeit der Herstellung einer Dichtsohle aus Beton in Unterwasserbetoniertechnik werden neuerdings Dichtsohlen auch durch Hochdruckinjektion einer Suspension von erhärtendem Material in den Boden hergestellt, sogenannte MDJ-Sohlen. Hierzu werden mittels eines Bohr-/Injektionsgestänges Bohrungen in den Boden abgeteuft. In der gewünschten Tiefe wird dann durch einen radial von dem Gestänge in den Boden austretenden energiereichen Flüssigkeitsstrahl das Korngefüge des Bodens aufgelöst und werden die verbliebenen Bodenteilchen mit einer Suspension aus erhärtendem Material, insbesondere einer Zementsuspension vermischt. Auf diese Weise entstehen jeweils um eine Bohrung herum Säulenscheiben aus erhärtendem Material; aus einer Vielzahl von derartigen, sich überschneidenden Säulenscheiben wird die Dichtsohle zusammengesetzt.In addition to the possibility of producing a concrete sealing base in Underwater concrete technology is now also used for sealing soles High pressure injection of a suspension of hardening material into the soil manufactured, so-called MDJ soles. To do this, use a Drill / injection rod drill holes drilled into the ground. At the desired depth is then exiting radially from the linkage into the ground energy-rich liquid jet dissolved the grain structure of the soil and the remaining soil particles with a suspension of hardening Material, especially a cement suspension mixed. In this way columnar disks are formed around a hole from hardening Material; from a variety of such, overlapping The sealing base is put together with column washers.

Gute Verankerungsmöglichkeiten mit geringer Verbundlänge bietet ein warmgewalzter Bewehrungsstab mit warmgewalzten, entlang einer Schraubenlinie verlaufenden und ein Teilgewinde bildenden Rippen, der unter der geschützten Bezeichnung "GEWI-Stahl" bekannt und beispielsweise in der DE 31 31 078 C1 gezeigt ist. Auch dieser Stahl bedarf, obwohl er ein Grobgewinde in Form eines Trapezgewindes aufweist, einer gewissen Mindestfestigkeit des Materials, in dem er durch Verbund verankert werden soll; diese Festigkeit ist insbesondere bei einer Hochdruckinjektionssohle nicht immer gegeben.One offers good anchoring options with a short bond length hot rolled rebar with hot rolled along a helix running and a partial thread forming ribs, which under the protected Name "GEWI steel" known and for example in DE 31 31 078 C1 is shown. This steel also needs, although it has a coarse thread in the form of a Trapezoidal thread has a certain minimum strength of the material in which it is to be anchored by the association; this strength is particularly at not always given a high pressure injection sole.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, um für einen derartigen Bewehrungsstahl mit Grobgewinde den Verbund in dem ihn umgebenden erhärtenden Material zu verbessern, um eine zuverlässige Verankerung von Ankerkräften in Bauwerken, insbesondere in Gründungssohlen zu finden.Against this background, the object of the invention based on finding a way around for one such reinforcing steel with coarse thread the composite in to improve the hardening material surrounding it in order to a reliable anchorage of anchor forces in Buildings, especially found in foundations.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Verankerungsvorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.This object is achieved by a Anchoring device with the specified in claim 1 Features resolved.

Eine bevorzugte Anwendung einer solchen Verankerungsvorrichtung ist die Verankerung einer Hochdruckinjektionssohle in dem darunterliegenden Boden.A preferred application of such Anchoring device is the anchoring of a High pressure injection sole in the floor below.

Gegenstand der Erfindung ist noch ein Verfahren zur Verankerung einer derartigen Hochdruckinjektionssohle in dem darunterliegenden Boden.The invention also relates to a method for Anchoring such a high pressure injection sole in the floor below.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments result from the Subclaims.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß die Verbesserung des Verbundes durch eine auf das Grobgewinde des Bewehrungsstabes aufgeschraubte Flachstahlwendel entsprechender Länge erreicht wird. Diese Wendel überträgt an ihrem Innendurchmesser die Zugkraft durch infolge Anlage erreichten Kraft- und Formschluß unmittelbar auf die Gewinderippen des Bewehrungsstahles, während sie an ihrem Außendurchmesser den maximal möglichen Scherverbund zu dem sie umgebenden erhärtenden Material aktiviert, der auf dem vollen Außenumfang der Wendel wirksam wird. Die Vergrößerung der Verbundfläche erfolgt also erfindungsgemäß durch einen größeren Außendurchmesser des Verankerungselements. Je höher die Festigkeit des die Wendel umgebenden erhärtenden Materials ist, desto eher bilden sich in diesem Material dreieckige Druckkörper aus, die eine Verzahnung ohne Sprengwirkung erzeugen.The basic idea of the invention is that the Improvement of the bond through a coarse thread of the reinforcing bar screwed flat steel coil appropriate length is reached. This spiral transmits the tensile force through its inner diameter the positive and positive engagement achieved as a result of the system directly on the threaded ribs of the reinforcing steel, while the maximum at their outer diameter possible shear bond to the surrounding hardening Material activated on the full outer circumference of the Wendel takes effect. The enlargement of the compound area is done according to the invention by a larger one Outside diameter of the anchoring element. The higher the Strength of the hardening surrounding the coil Material is, the more likely to form in this material triangular pressure body made of a toothing without Generate explosive effect.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung naher erläutert. Es zeigtThe invention will become more apparent from the drawing explained. It shows

Fig. 1 das Ende eines Bewehrungsstabes mit ein Teilgewinde bildenden Rippen, auf die eine Wendel aufgeschraubt ist, Fig. 1 shows the end of a reinforcing bar with a partial thread-forming ribs, on which a coil is screwed,

Fig. 2 im Detail einen Längsschnitt durch den Bewehrungsstab mit der aufgeschraubten Wendel, Fig. 2 in detail, a longitudinal section through the rebar with the screwed spiral,

Fig. 3 schematisch das Wendelband mit Mitteln zur Verbesserung des Verbundes und Fig. 3 shows schematically the spiral band with means for improving the bond and

Fig. 4 ein Beispiel für die Anwendung der erfindungsgemäßen Verankerungsvorrichtung zur Verankerung einer Hochdruckinjektionssohle. Fig. 4 shows an example of the application of the anchoring device according to the invention for anchoring a high-pressure injection sole.

In Fig. 1 ist in Seitenansicht ein Bewehrungsstab 1 dargestellt, der in erfindungsgemäßer Weise zur Verankerung mit einer aufgeschraubten Wendel 2 aus bandförmigem Material versehen ist. Der Bewehrungsstab 1 hat etwa kreisförmigen Querschnitt; er ist auf einander gegenüberliegenden Seiten mit warmgewalzten Rippen 3 versehen, die auf einer Schraubenlinie liegen und ein Teilgewinde bilden. Die Rippen haben etwa trapezförmigen Querschnitt, wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt.In Fig. 1 in side view a reinforcing rod 1 is shown, which is provided in the inventive manner for anchoring with a screwed spiral 2 from strip-shaped material. The reinforcement bar 1 has an approximately circular cross section; it is provided on opposite sides with hot-rolled ribs 3 , which lie on a helix and form a partial thread. The ribs have an approximately trapezoidal cross section, as can be seen in particular in FIG. 2.

Auf das durch die Rippen 3 gebildete Teilgewinde ist die Wendel 2 aufgeschraubt. Die Wendel 2 besteht aus einem flachrechteckigen Band 4, das so zu einer Wendel geformt ist, daß die größere Abmessung des Querschnittes quer zur Längsachse 5 der Wendel - und des Stabes 1 - verläuft. The helix 2 is screwed onto the partial thread formed by the ribs 3 . The helix 2 consists of a flat rectangular band 4 , which is shaped into a helix such that the larger dimension of the cross section extends transversely to the longitudinal axis 5 of the helix - and of the rod 1 .

Der lichte Innendurchmesser der Wendel 2 entspricht dem Außendurchmesser des Kernquerschnitts des Stabes 1, sodaß die Wendel 2 auf den Stab aufgeschraubt werden kann.The inside diameter of the helix 2 corresponds to the outer diameter of the core cross section of the rod 1 , so that the helix 2 can be screwed onto the rod.

Die in Richtung des Pfeils 7 wirkende Zugkraft wird von den Windungen 6 der Wendel 2 unmittelbar auf die Rippen 3 des Stabes 1 übertragen. Um die Wendel 2 auch schon beim Einbau, also vor der Belastung in dieser Position zu fixieren, kann die Ganghöhe der Wendel 2 an zumindest einem Ende derart verändert sein, daß die Wendel sich auf dem Stab 1 verklemmt. Die Wendel 2 kann auch auf den Stab 1 fixiert z. B. angeschweißt sein.The tensile force acting in the direction of arrow 7 is transmitted directly from the windings 6 of the helix 2 to the ribs 3 of the rod 1 . The coil 2 even be fixed during installation, before the load in this position, the pitch of the spiral 2 can be changed in such one end to at least that the helix is clamped on the rod. 1 The coil 2 can also be fixed on the rod 1 z. B. be welded.

In Fig. 2 ist dargestellt wie sich in dem erhärtendem Material, in das die Wendel 2 eingebettet ist, dreieckförmige Druckkörper mit jeweils einer Abstützfläche 8 ausbilden, die eine Verzahnung erzeugt. FIG. 2 shows how triangular pressure bodies, each with a support surface 8, are formed in the hardening material in which the helix 2 is embedded, which generates a toothing.

Wie Fig. 3 erkennen läßt, gibt es verschiedene Möglichkeiten, das Wendelband 4, das z. B. aus einem Flachstahl besteht, so auszubilden, daß auch hierdurch der Verbund in dem erhärtenden Material noch verbessert wird. Beispielsweise ist hier eine Profilierung 9 an der Unterseite des Bandes 4 gezeigt, dazu die Anordnung von Einbuchtungen und/oder Durchbrechungen 10, um auch hierdurch eine Verzahnung mit dem die Wendel umgebenden erhärtenden Material zu bewirken. Diese und andere äquivalente Maßnahmen können alternativ oder kumulativ vorgesehen sein.As can be seen in Fig. 3, there are various options, the spiral band 4 , the z. B. consists of a flat steel, so that the bond is further improved in the hardening material. For example, a profile 9 on the underside of the band 4 is shown here, as well as the arrangement of indentations and / or openings 10 , in order to thereby also effect a toothing with the hardening material surrounding the helix. These and other equivalent measures can be provided alternatively or cumulatively.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Verankerung einer auf an sich bekannte Art und Weise durch Injektion einer Suspension aus erhärtem Material erzeugten Dichtsohle im Boden, einer sogenannten Hochdruckinjektionssohle (HDI-Sohle). Fig. 4 zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Verankerungsvorrichtung in einer derartigen HDI-Sohle.A preferred field of application of the invention is the anchoring in the floor of a sealing sole produced in a manner known per se by injecting a suspension of hardened material, a so-called high-pressure injection sole (HDI sole). Fig. 4 shows the application of the anchoring device according to the invention in such an HDI sole.

Zur Herstellung einer derartigen Verankerung wird zunächst mittels eines Bohr-/Injiziergestänges durch radiale Hockdruckinjektion von erhärtendem Material um das Bohrloch 11 herum im Horizont der zu erzeugenden Dichtsohle eine Scheibe verfestigten Bodens 12 erzeugt. Sodann wird mittels des Bohr-/Injektionsgestänges ein Bohrloch in dem darunterliegenden Boden abgeteuft und ebenfalls mit erhärtender Suspension gefüllt. Nach dem Ziehen des Bohr-/Injektonsgestänges wird gegebenenfalls in das noch offene Bohrloch ein erfindungsgemäß ausgebildeter Bewehrungsstab 1 als Ankerstab abgesenkt, der über die Dicke D der Dichtsohle mit einer oder mehreren Wendeln 2 besetzt ist. Der Außendurchmesser der Wendeln 2 wird so gewählt, daß er geringer ist als der Durchmesser des offenen Bohrloches, so daß der Stab 1 ohne weiteres in das mit Suspension gefüllte Bohrloch abgesenkt werden kann. Eine Verrohrung des Stabes 1 zur Erhaltung seiner Längsbeweglichkeit ist bei 13 angedeutet.To produce such anchoring, a disk of solidified soil 12 is first produced by means of a drilling / injection rod by radial high pressure injection of hardening material around the borehole 11 in the horizon of the sealing base to be produced. Then a drill hole is sunk in the underlying soil by means of the drill / injection rod and also filled with hardening suspension. After drawing, the drilling / Injektonsgestänges an inventively formed reinforcing bar 1 is lowered as an anchor rod, optionally into the still open hole, which is occupied by the thickness D of the sealing sole with one or more coils. 2 The outer diameter of the coils 2 is chosen so that it is smaller than the diameter of the open borehole, so that the rod 1 can easily be lowered into the borehole filled with suspension. Piping of the rod 1 to maintain its longitudinal mobility is indicated at 13 .

Die Verankerungswirkung einer erfindungsgemäßen Verankerung kann wesentlich dadurch verbessert werden, daß im Zuge des Ziehens des Bohr/-Injektionsgestänges die Suspension aus erhärtendem Material, die zur Durchdringung des Bodens im Sinne der Erzeugung der Dichtsohle gedient hat, durch einen druckfesten Zementmörtel ersetzt wird, der dann den Ankerstab 1 mit den Wendeln 2 umgibt. Auf diese Weise ergeben sich, wie in Fig. 4 angedeutet ist, drei Zonen unterschiedlicher Verankerungswirkung, nämlich eine erste Zone A mit der unmittelbaren Verankerungswirkung der Wendeln, eine sich radial ringförmig anschließende Zone B aus dem erhärtenden Zylinder von Zementmörtel und eine sich daran nach außen hin anschließende Zone C aus der Mischschicht von durch Hochdruckinjektion verfestigtem Boden. Auf diese Weise läßt sich auf sehr wirtschaftliche Weise eine zuverlässige Verankerung einer Dichtsohle erzielen.The anchoring effect of an anchoring according to the invention can be significantly improved in that, in the course of pulling the drilling / injection rod, the suspension of hardening material, which has served to penetrate the soil in the sense of creating the sealing base, is replaced by a pressure-resistant cement mortar, which is then replaced surrounds the anchor rod 1 with the coils 2 . In this way, as indicated in Fig. 4, there are three zones of different anchoring effect, namely a first zone A with the direct anchoring effect of the coils, a radially annular zone B from the hardening cylinder of cement mortar and one to the outside zone C from the mixed layer of soil solidified by high pressure injection. In this way, a reliable anchoring of a sealing base can be achieved in a very economical manner.

Claims

1. Device for anchoring a reinforcing bar made of steel or fiber composite material in a hardening material such as. B. Concrete, solidified soil material or the like, with a coarse thread - in particular from ribs produced in the course of the manufacture of the rod by rolling, pressing, embossing or the like, running along a helical line and forming at least one partial thread - characterized by a on the reinforcing rod ( 1 ) screwed-on helix ( 2 ) made of band-like material with a flat rectangular cross-section, the greater side length (b) of which runs transversely to the longitudinal axis of the reinforcing bar ( 1 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the pitch of the helix ( 2 ) corresponds to that of the thread of the reinforcing bar ( 1 ).

3. Device according to claim 2, characterized in that the helix ( 2 ) has a change in pitch at at least one end.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one of the surfaces of the spiral band ( 4 ) is designed to improve the bond in the hardening material.

5. The device according to claim 4, characterized in that the helical band ( 4 ) in the direction of the longitudinal axis of the helix ( 2 ) is provided with openings ( 10 ).

6. The device according to claim 4, characterized in that the spiral band ( 4 ) is profiled on at least one broad side in the transverse direction.

7. The device according to claim 6, characterized in that the profiling is zigzag or wavy.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the helix ( 2 ) consists of steel strip.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the helix ( 2 ) with the reinforcing bar ( 1 ) is fixedly connected.

10. The device according to claim 9, characterized in that a steel coil ( 2 ) is welded to a steel reinforcement bar ( 1 ).

11. Application of an anchoring device according to claims 1 to 10 for anchoring an injection - in particular high pressure injection - a suspension of hardening material generated in the soil Sealing sole by means of anchors in the floor below.

12. Method for anchoring a suspension by high pressure injection sealing sole produced from hardening material in the ground by means of anchors in the ground below, characterized in that in the course of the Production of the sealing base by means of a drill / injection rod, at least at some drilling / injection sites drilling into the deeper zones of the Soil continued and filled with hardening suspension and that after pulling the drill / injection rods according to claim 1 trained anchor elements in this way in the not yet hardened suspension be lowered that the helix or the helices in the area of The sealing base lies or lies.

13. The method according to claim 12, characterized in that after the Production of the sealing base with hardening suspension in the the immediate vicinity of the drill / injection rod in the course of the Retraction of the boom replaced by high-strength cement mortar becomes.

14. The method according to claim 13, characterized in that the mortar Means to increase the tensile strength, e.g. B. fibers can be added.