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Die
Erfindung betrifft ein Druckrohr für einen Druckrohranker
gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 sowie
einen daraus hergestellten Erdanker gemäß Schutzanspruch
15.
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Erd-
und Felsanker werden immer dann eingesetzt, wenn es darum geht,
Kräfte im Bereich des Ankerkopfs in tiefer liegende stabile
Bodenschichten einzuleiten. Zu diesem Zweck weisen Anker ein Ankerzugglied
auf, das aus einem oder mehreren Einzelelementen oder Stahldrahtlitzen
besteht und das nach seiner Verankerung im Bohrlochtiefsten mit
seinem Ankerkopf am luftseitigen Bohrlochende gespannt wird.
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Es
wird unterschieden zwischen Erd- und Felsanker für den
temporären Einsatz und solchen für den dauerhaften
Einsatz. Kurzzeit- oder Temporäranker finden vor allem
bei zeitlich begrenzten Baumaßnahmen Verwendung und dienen
beispielsweise der Baugruben- oder Böschungssicherung.
Um vor allem in besiedelten Gebieten eine Beeinträchtigung nachfolgender
Baumaßnahmen durch im Untergrund verbleibende Ankerteile
möglichst gering zu halten, ist eine weitestgehende Ausbaubarkeit
der Anker von großer Bedeutung.
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Als
ausbaubare Anker sind unter anderem sogenannte Druckrohranker bekannt,
bei denen das Ankerzugglied ohne Verbund zum Untergrund bis ins Bohrlochtiefste
geführt ist. Dort wird die Ankerzugkraft über
eine Ankerfußkonstruktion in das Erdreich eingeleitet,
indem sich die Ankerfußkonstruktion auf einem oder mehreren,
das Ankerzugglied umhüllenden Druckrohren abstützt,
die mittels Injektion in Verbund mit der Bohrlochwandung und damit
dem Untergrund gebracht worden sind.
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Aus
der
DE 2 353 652 ist
beispielsweise ein solcher Druckrohranker bekannt, zu dessen Verankerung
im Bohrloch mehrere Stahlringe axial zusammengefügt werden,
auf denen sich das Ankerzugglied beim Spannen des Ankers abstützt.
Die Stahlringe sind in den an den Stirnseiten umlaufenden Kontaktfugen über
Punktschweißungen miteinander verbunden, so dass sich ein
zusammenhängender starrer Ankerkörper ergibt.
Zur Aufnahme und Ableitung der Zugkräfte aus dem Ankerzugglied
in den Untergrund ist der Ringspalt zwischen Bohrlochwandung und
Stahlringen unter Bildung eines Verpresskörpers injiziert.
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Um
Beeinträchtigungen späterer Baumaßnahmen
möglichst gering zu halten, sind die Punktschweißungen
so schwach ausgebildet, dass die Schweißungen bei einer
Belastung quer zur Längsachse des Ankerkörpers
brechen und lediglich die hohlzylindrischen Stahlringe übrig
bleiben, die aufgrund ihrer vergleichsweise kleinen Größe
ein geringeres Störpotential besitzen.
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Einen ähnlichen
Aufbau zeigt der in der
EP
0 545 471 A1 offenbarte Anker, dessen Ankerkörper ebenfalls
von einer Vielzahl zylindrischer jedoch aus hochfestem Beton hergestellter
Druckrohre gebildet ist. Im Gegensatz zur vorbeschriebenen Ausführungsform
sind die Druckrohre lose axial aneinandergereiht, so dass im Zuge
nachfolgender Baumaßnahmen die einzelnen Druckkörper
leicht zerstört oder in das umgebende Erdreich verdrängt
werden können.
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Bei
beiden Druckrohrankern ist somit die nach dem Ausbau des Ankerzugglieds
kleinste im Untergrund verbleibende Einheit ein hohlzylindrisches
Druckrohr, das in Abhängigkeit der bei nachfolgenden Baumaßnahmen
eingesetzten Werkzeugen und Maschinen immer noch ein erhebliches
Risiko der Störungen im Bauablauf in sich birgt.
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In
der
EP 1 486 617 A1 ist
bereits eine Ausführungsform eines Druckrohrankers beschrieben, dessen
Druckrohre aus Zylindersegmenten bestehen, beispielsweise Halbschalen.
Auf diese Weise bleiben nach dem Ausbau des Ankers vergleichsweise
kleine Teile mit entsprechend geringerem Störpotential
im Untergrund zurück. Allerdings bereiten die losen, zu
einem Druckrohr zusammenzufügenden Segmente erhebliche
Schwierigkeiten beim Zusammen- und Einbau eines solchen Ankers.
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Vor
diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, Druckrohre
beziehungsweise daraus hergestellte Druckrohranker so auszubilden, dass
Verankerungen schnell und einfach hergestellt werden können
und dass von den Verankerungen im Hinblick auf nachfolgende Baumaßnahmen
keine oder nur geringe Beeinträchtigungen des Bauablaufs ausgehen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Druckrohr mit den Merkmalen des Schutzanspruchs
1 sowie einen Erdanker mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 15
gelöst.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung beschreitet zur Lösung der eingangs gestellten
Aufgabe den an sich bekannten Weg, den aus Druckrohren gebildeten
Ankerkörper so zu gestalten, dass dessen Auflösung
in kleinstückige Teile möglich ist. Im Unterschied
zum Stand der Technik besteht ein erfindungsgemäßes
Druckrohr jedoch aus einem starren Körper, ist also in
sich fest, was den Zusammenbau des Druckrohrankers und dessen Einbau
in ein Bohrloch ganz erheblich erleichtert und dadurch beschleunigt.
Eine leichte Zerstörbarkeit der Druckrohre im Zuge nachfolgender Baumaßnahmen
wird gemäß der Erfindung mit Hilfe von Sollbruchstellen
erreicht, die in Längsrichtung des Druckrohrs verlaufen.
Dadurch wird sichergestellt, dass das Kraftaufnahmevermögen
der Druckrohre in axialer Richtung während der Nutzungsdauer
des Ankers nicht beeinträchtigt wird, während
danach durch Krafteinwirkung quer zur Längsachse ohne weiteres
einen Bruch der Druckrohre herbeigeführt werden kann. Durch
die Zerstörung der Druckrohre wird eine Reduzierung der
maximalen Größe der Bruchstücke erreicht.
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Mit
der Erfindung gelingt es also, die sich anscheinend widersprechenden
Forderungen nach einer stabilen Ausbildung des Druckrohrs zur Aufnahme
der Ankerkräfte einerseits und einer Querschnittsschwächung
des Druckrohrs um dessen Zerstörbarkeit herbeiführen
zu können andererseits, in sich zu vereinen.
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Als
Sollbruchstelle im Sinne der Erfindung werden Bereiche verminderter
Festigkeit gegenüber benachbarten Bereichen höherer
Festigkeit verstanden. Zur Ausbildung solcher Bereiche gibt es mehrere
Möglichkeiten, beispielsweise die Verringerung der Rohrwanddicke
und/oder die Verwendung unterschiedlicher Materialien mit unterschiedlichen
Festigkeiten und/oder das Vorsehen von Perforationen oder Durchbrüchen.
Zumindest entlang einer Mantellinie des Druckrohrs ist eine solche
Sollbruchstelle vorzusehen, die dabei am Außenumfang oder
auch Innenumfang des Druckrohrs angeordnet sein kann.
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Um
die sichere Zerstörbarkeit des Druckrohrs unabhängig
von Ort und Richtung der Krafteinwirkung zu gewährleisten,
sind gemäß einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung mehrere Sollbruchstellen vorgesehen. Diese können
bezogen auf den Querschnitt des Druckrohrs gleichmäßig über den
Umfang des Druckrohrs verteilt sein, wobei durch einen Wechsel des
Verlaufs an der Außenseite bzw. Innenseite des Druckrohrs
die Zuverlässigkeit, dass ein Bruch bei einer vorgegebenen
Kraft stattfindet, weiter erhöht wird.
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Sollbruchstellen
mit verminderter Rohrwanddicke werden in bevorzugter Weiterbildung
der Erfindung als Längsnuten ausgebildet. Durch die beliebig einstellbare
Tiefe der Längsnuten kann die Festigkeit der Sollbruchstelle
stufenlos eingestellt werden und damit die für die Zerstörung
des Druckrohres notwendige Kraft. Beispielhaft seien Nuttiefen genannt,
die sich in radialer Richtung über 80%, 50% oder 25% der
ungeschwächten Rohrwanddicke erstrecken, wobei weitere
beliebige Zwischenwerte als mit offenbart anzusehen sind. Im Querschnitt
weisen die Längsnuten vorzugsweise einen stetigen Verlauf
auf, so dass Spannungen im Eckbereich zwischen Nutengrund und Nutenflanke
keine zusätzliche Schwächung des Druckrohres bewirken.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt
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1 einen
Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen
Druckrohranker,
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2 eine
Schrägansicht auf ein erfindungsgemäßes
Druckrohr,
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3 einen
Querschnitt durch das in 2 dargestellte Druckrohr,
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4 einen
Längsschnitt durch das in 3 dargestellte
Druckrohr entlang der dortigen Linie A-A und
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5 einen
Längsschnitt durch das in 3 dargestellte
Druckrohr entlang der in 3 dargestellten Linie B-B.
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1 zeigt
in übersichtlicher Darstellung einen erfindungsgemäßen
Druckrohranker 1, der innerhalb eines Bohrlochs 2 angeordnet
ist. Das Ankerzugglied 3 des Druckrohrankers 1 besteht
aus einem Einzelelement in Form eines gerippten Stahlstabes, dessen
Längsachse das Bezugszeichen 4 trägt. Bis
auf die Endabschnitte ist das Ankerzugglied 3 von einem
Hüllrohr 5 umgeben, innerhalb dessen es ohne Kraftschluss
längsverschieblich geführt ist.
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Am
luftseitigen Ende des Druckrohrankers 1 sieht man eine
Widerlagerplatte 6, die sich auf dem Untergrund 7 abstützt.
Die Widerlagerplatte 6 besitzt eine zentrische, mit dem
Bohrloch 2 fluchtende Öffnung 8, die
der Durchleitung des Ankerzugglieds 3 und des Hüllrohrs 5 dient.
Nach außen schließt sich ein das Ankerzugglied 3 manschettenartig
umgreifendes Stützelement 9 an, das sich mit einem
unteren Ringflansch auf der Widerlagerplatte 6 abstützt und
mit einem oberen Ringflansch eine Ankerplatte 10 trägt,
in der der Druckrohranker 1 mit seinem Ankerkopf 11 gehalten
ist. Die Ankerplatte 10 weist eine ebenfalls zentrische Öffnung 12 auf,
deren ballige Leibungsfläche sich zur Luftseite hin weitet.
An den unteren Rand der Öffnung 12 schließt
ein quer zur Ankerplatte 10 verlaufender Rohrstutzen 13 an,
der mit seinem freien Ende einen Anschluss an das obere Ende des
Hüllrohres 5 bildet.
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Zum
Spannen des Druckrohrankers 1 ist auf das luftseitige Ende
des Ankerzugglieds 3 eine Ankermutter 14 aufgeschraubt,
die einen entsprechend der Form der Leibungsfläche der Öffnung 12 balligen Umfangsabschnitt
besitzt und sich mit diesem an der Ankerplatte 10 abstützt.
Die komplementäre Ausbildung von Ankermutter 14 und
Ankerplatte 10 erlaubt einen Winkelausgleich, falls die
Ankerplatte 10 nicht senkrecht zur Längsachse 4 des
Druckrohrankers 1 verläuft.
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Zur
Gewährleistung des Korrosionsschutzes ist auf das Ankerzugglied 3 ferner
eine glockenförmige Kappe 15 aufgeschoben, die
die Ankermutter 14 umhüllt und dicht zur Ankerplatte 10 hin
abschließt. Fixiert wird die Kappe 15 mit Hilfe
einer weiteren, auf das Ende des Ankerzugglieds 3 aufgeschraubten Mutter 16.
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Im
Bohrlochgrund 18 ist der Druckrohranker 1 mittels
einer Ankerfußkonstruktion fest verankert. Die Ankerfußkonstruktion
umfasst einen muffenartigen Ankerfuß 19, dessen
Innengewinde in Eingriff mit den Rippen des Ankerzugglieds 3 steht.
Auf diese Weise kommt eine zug- und druckfeste, gleichzeitig aber
lösbare Verbindung zwischen Ankerzugglied 3 und
Ankerfuß 19 zustande.
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Im
Bereich vor dem Ankerfuß 19 sieht man zwei das
Hüllrohr 2 mit darin verlaufendem Ankerzugglied 3 koaxial
umschließende Druckrohre 20, die mit stirnseitigem
Kontakt axial lose aneinander gereiht sind und deren konkretere
Ausgestaltung unter den 2 bis 5 erläutert
wird. Jedes Druckrohr 20 ist an seinem Außenumfang
mit Abstandhaltern 21 versehen, die den Druckrohranker 1 im
Bohrloch 2 zentrieren. Der Hohlraum zwischen der Wandung des
Bohrlochs 2 und dem Druckrohranker 1 ist mit einem
aushärtbaren Injektionsgut 22 verpresst. Das erhärtete
Injektionsgut 22 bildet somit innerhalb des Bohrlochs 2 einen
Verpresskörper, der eine Verzahnung vor allem zwischen
den Druckrohren 20 und der Wandung des Bohrlochs 2 bewirkt,
so dass die aus dem Ankerzugglied 3 stammenden, axial auf
die Druckrohre 20 einwirkende Kräfte in den Untergrund 7 abgegeben
werden können.
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Beim
Spannen des Ankerzugglieds 3 durch Anziehen der Ankermutter 14 wird
der Ankerfuß 19 gegen die ortsfest im Bohrloch 2 verankerten
Druckrohre 20 gespannt. Die Ankerkraft wird also über
den Ankerfuß 19 in die Druckrohre 20 und
im weiteren in den Untergrund 7 eingeleitet.
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Nach
Beendigung der Baumaßnahme erfolgt der Ausbau eines solchen
Druckrohrankers 1 durch Entspannen des Ankerzugglieds 3,
das dann aus dem Ankerfuß 19 ausgeschraubt und
dem Bohrloch 2 entnommen wird. Im Untergrund 7 verbleiben
somit lediglich die Druckrohre 20 und der Ankerfuß 19.
Im Zuge nachfolgender Bauvorhaben im Bereich der ehemaligen Druckrohranker 1 können
die noch im Untergrund vorhandenen Druckrohre 20 infolge
der erfindungsgemäßen Ausbildung bereits durch
geringe schlagende Krafteinwirkung in kleinstückige Einzelteile
zerbrochen werden, so dass diese keine Probleme beim Aushub oder
Vortrieb bereiten.
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Der
genauere Aufbau der Druckrohre 20 geht aus den 2 bis 5 hervor.
Die Druckrohre 20 bestehen jeweils aus einem kreiszylindrischen einstückigen
Körper aus einem Material mit geringer Bruchdehnung, beispielsweise
Stahlguss, Glas, Beton, Keramik und dergleichen. Entlang von Mantellinien
erstreckt sich ein erstes Paar Längsnuten 23, die
sich bezogen auf die Längsachse 4 diametral gegenüber
liegen. Im Querschnitt weisen die Längsnuten 23 jeweils
einen stetigen Verlauf auf, d. h. besitzen weder Ecken noch Kanten.
Die Seiten 24 sind symmetrisch zueinander geneigt, so dass
der Nutquerschnitt zum ausgerundeten Nutengrund 25 enger
wird. In radialer Richtung reichen die Längsnuten 23 vom
Außenumfang bis etwa über 75% der Wandungsstärke
des Druckrohrs 20, so dass dort Stege 30 als Restquerschnitt
verbleiben.
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Darüber
hinaus sieht man ein zweites Paar Längsnuten 26,
die sich ebenfalls in diametraler Lage achsparallel zur Längsachse 4 entlang
der Innenwandung des Druckrohrs 20 erstrecken. Im Querschnitt
besitzen die Längsnuten 26 ebenfalls einen stetigen
Verlauf mit in Richtung zum ausgerundeten Grund 27 konvergierenden
Seiten 28. Die radiale Tiefe der Längsnuten 26 beträgt
ebenfalls etwa 75% der Wandungsstärke des Druckrohrs 20,
so dass auch dort Stege 30 gebildet werden. Ansonsten sieht
man über den Außenumfang verteilt eine Vielzahl
von umlaufenden Rippen 29, deren Aufgabe es ist, einen
sicheren Verbund zum Injektionsgut 22 herzustellen.
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Entlang
der Längsnuten 23 und 26 werden somit
Bereiche verminderter Rohrwanddicke gebildet, die bei einer schlagenden
Beanspruchung quer zur Längsachse 4 eine Sollbruchstelle
darstellen, die bereits bei geringer Krafteinwirkung bestimmungsgemäß versagt.
Auf diese Weise kann ein erfindungsgemäßer Druckkörper 20 zwar
Kräfte in Längsrichtung in unvermindert hohem
Maße abtragen, während bereits geringe Kräfte
quer zur Längsrichtung zu einer Zerstörung des
Druckkörpers 20 führen.
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Es
versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen
Merkmalskombinationen beschränkt ist, sondern auch Kombinationen
unterschiedlicher Möglichkeiten zur Ausbildung von Sollbruchstellen
im Rahmen der Erfindung liegen. Beispielsweise können Bereiche
verminderter Rohrwanddicke zusätzlich eine Perforation
aufweisen und/oder aus einem Material geringerer Festigkeit bestehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2353652 [0005]
- - EP 0545471 A1 [0007]
- - EP 1486617 A1 [0009]