-
Die Erfindung betrifft einen Stab zur Verankerung im Erdreich, also einen Bodenanker. Die erfindungsgemäßen Stäbe dienen insbesondere zur Gründung und Befestigung von Solarmodulen sowie als Zaunpfähle. Sie können ebenso für die Abspannung von Masten Verwendung finden.
-
Der erfindungsgemäße Stab zur Verankerung im Erdboden besteht aus verwundenem Profilmaterial. Das Profil des Profilstabes weist dabei ein offenes Profil auf.
-
Stäbe zur Verankerung im Erdreich sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt.
-
So wird in der Schrift
DE 297 10 839 U1 eine Erdschraube beschrieben. Die Spitze der Erdschraube ist als Leitspindel mit Gewindegängen versehen und weist eine abstehende, vorzugsweise sinusförmige Vortriebsklinge auf. Die Leitspindel ist kegelförmig ausgebildet und weist ansonsten eine glatte Oberfläche auf.
-
In der Schrift
DE 20 2006 019 031 U1 wird ein modulares Tragsystem für Solarkollektoren als freistehendes rahmenförmiges Tragsystem beschrieben. Die auf dem Erdreich aufliegenden Rahmen sind mit schraubenförmigen Erdankern im Boden befestigt.
-
Weiterhin ist eine Trageinrichtung für Solarkollektoren aus Dokument
DE 20 2008 003 830 U1 bekannt. Die dachförmig gestaltete Trageinrichtung wird durch schraubenförmig ausgebildete Erdanker im Erdreich gehalten.
-
Im Dokument
DE 202015103651 U1 ist weiterhin ein Erdanker in verwundener Stabform offenbart. Der Erdanker besteht im Wesentlichen aus einem geschlossenen Profilmaterial. Durch die Verwindung wird eine gewindeartige Außenkontur des Stabes realisiert.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Erdanker/Bodenanker zur Gründung von frei aufgestellten Solaranlagen bereitzustellen, der kostengünstig herstellbar und leicht montierbar ist. Zudem sollen alle auftretenden Lasten ins Erdreich abgeführt werden können.
-
Die Erfindungsaufgabe wird durch einen Stab mit den Merkmalen des Hauptanspruchs und der beiden nebengeordneten Ansprüche gelöst.
-
Der erfindungsgemäße Stab zur Verankerung im Erdboden besteht aus verwundenem, also in sich verdrehtem, Profilmaterial. Das Profil des Profilstabes weist ein offenes Profil auf. Durch das offene Profil des Profilstabes wird im Gegensatz zu geschlossenen Profilen weniger Erde verdrängt, was das Einrammen beziehungsweise Eindrehen des Profilstabes erleichtert. Damit ist es möglich, den Profilstab tiefer ins Erdreich einzubringen und den Profilstab somit im frostfreien Bereich zu gründen. Durch die geringere Steifigkeit und damit eine gewisse Flexibilität des Profilstabes und den geringeren Querschnitt des Profilstabes bereiten Hindernisse, wie beispielsweise Steine, beim Einschlagen beziehungsweise Eindrehen weniger Probleme. Der sich aus der Erfindung durch die tiefere Gründung ergebende Vorteil kompensiert die aus der Bodenverdrängung resultierende stärkere Verankerung bei Lösungen mit geschlossenen Profil. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Profilstabes ist einfacher, materialsparender und entsprechend kostengünstiger. Die Profilstäbe mit den offenen Profilen können entsprechend als sternförmige Profile, Z-Profile, Y-Profile, T-Profile beziehungsweise Doppel-T-Profile ausgeführt sein.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht das Profil aus mehreren, von einer zentralen Achse ausgehenden, Schenkeln. Die an der zentralen Achse miteinander verbundenen Schenkel bilden somit ein sternartiges Profil. Das entsprechende Profil besteht aus zwei bis vorzugsweise sechs Schenkeln, wobei Lösungen mit drei beziehungsweise vier Schenkeln vermutlich als optimale Ausführung gelten können. Die Profile können dabei in einem Stück, beispielsweise im Strangpressverfahren oder durch Walzen hergestellt werden. Ebenso können die Schenkel beispielsweise durch Schweißen miteinander zu den Profilstäben verbunden werden.
-
Einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entsprechend sind die Profilstabschenkel des verwundenen Profils in radialer Richtung gerade ausgebildet. Diese Ausführung ist kostengünstig herstellbar für das nachträgliche Verwinden sind vergleichsweise geringe Drehmomente erforderlich.
-
Eine weitere Ausführungsform besteht in gewölbten, insbesondere in kreisringsegmentförmig ausgebildeten Profilstabschenkeln. Entsprechend ausgebildete Profilstabschenkel weisen eine höhere Steifigkeit auf. Die unterschiedliche Ausführung der Profilstabschenkel ermöglicht eine Anpassung, insbesondere an unterschiedliche statische und dynamische Anforderungen sowie unterschiedliche Bodenverhältnisse.
-
So können einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entsprechend die Profilstabschenkel so ausgebildet sein, dass sie vorzugsweise von innen nach außen in der Stärke abnehmen. Damit weisen die geraden/gestreckten Profilstabschenkel im Querschnitt eine Dreieck- beziehungsweise Trapezform auf. Die breitere Seite des Profilstabschenkels ist vorzugsweise an der Zentralachse angeordnet, wo die einzelnen Profilstabschenkel miteinander verbunden sind. Die Profilstäbe weisen damit einen sternförmigen Querschnitt auf. Entsprechend wird den größeren Kräften im Bereich der zentrale Achse Rechnung getragen. Ein entsprechend abnehmender Querschnitt des Profilstabschenkels nach außen hin ermöglicht eine Optimierung des Materialeinsatzes für den Profilstab.
-
Gemäß nebengeordnetem Anspruch ist vorgesehen, dass der Stab hohlprofilartig ausgebildet ist, wobei auf der Unterseite des Hohlprofilstabes Schlitze eingebracht sind. Im Bereich unterhalb der Schlitze ist ein mit einem Gewindestab verbundener Keil beziehungsweise Konus angeordnet. Durch entsprechende Drehung des Gewindestabes beziehungsweise einer mit Widerlager im Hohlprofilstab aufgeschraubten Mutter ist der Keil beziehungsweise Konus in den geschlitzten Teil des Hohlprofilstabes einziehbar. Das führt zu einem Abspreizen der zwischen den Schlitzen angeordneten Abschnitte des Hohlprofilstabes und damit zu einer Verkeilung des Hohlprofilstabes im Boden.
-
Entsprechend eines weiteren nebengeordneten Anspruches ist vorgesehen, dass der Stab wiederum hohlprofilartig ausgebildet ist und im unteren Bereich des Stabes seitliche Öffnungen angeordnet sind, durch die zunächst innerhalb des Stabes angeordnete Verankerungselemente mittels eines im Hohlprofilstab angeordneten Keils seitlich aus dem Hohlprofilstab herausschiebbar sind. Durch das Herausschieben der Verankerungselemente wird eine Verankerung im Boden realisiert. Der Keil verbleibt nach dem Herausdrücken der Verankerungen im Hohlprofilstab.
-
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Stab aus verwundenem Profilmaterial zur Verankerung im Erdreich in einer Seitenansicht,
-
2 die Darstellung eines Querschnitts eines Profilstabes aus verwundenem Profilmaterial mit kreuzförmigem Querschnitt,
-
3 die Darstellung eines Querschnitts eines Profilstabes mit einem dreischenkligen Querschnitt,
-
4 die Darstellung eines Querschnitts eines Profilstabes mit einem sternförmigen Querschnitt,
-
5 die Darstellung eines Querschnitts eines Profilstabes mit einem S-förmigen Querschnitt,
-
6 die Darstellung eines Querschnitts eines Profilstabes mit einem modifizierten s-förmigen Querschnitt,
-
7 die Darstellung eines Querschnitts eines Profilstabes mit einem weiteren modifizierten s-förmigen Querschnitt,
-
8 die Darstellung eines Querschnitts eines Profilstabes mit einem Querschnitt aus drei kreisringsegmentförmigen Schenkeln,
-
9 die Darstellung eines Querschnitts eines Profilstabes mit einem Querschnitt aus zwei halbkreisförmigen Schenkeln,
-
10 die Darstellung eines Querschnitts eines Profilstabes mit einem Querschnitt aus zwei abgewinkelten Schenkeln,
-
11 die Schnittdarstellung eines als Rohr ausgebildeten Hohlprofilstabes mit einem Konus am unteren Ende zur Verankerung im Erdreich,
-
12 die Schnittdarstellung eines als Rohr ausgebildeten Hohlprofilstabes mit einem Konus am unteren Ende zur Verankerung im Erdreich in der Verankerungsstellung,
-
13 einen Hohlprofilstab 1.1 mit unten im unteren Bereich des Hohlprofilstabes 1.1 angeordneten herausschiebbaren Verankerungselementen in einer Schnittdarstellung von unten und
-
14 einen Hohlprofilstab 1.1 mit unten im unteren Bereich des Hohlprofilstab 1.1 angeordneten herausschiebbaren Verankerungselementen in einer Längsschnittdarstellung.
-
Die 1 zeigt einen Profilstab 1 aus verwundenem Profilmaterial zur Verankerung im Erdreich in einer Seitenansicht. Die Seitenansichten der unterschiedlich ausgebildeten Profile sind nahezu gleich. Die Länge des Profilstabes 1 mit dem verwunden Profil, der im unteren Bereich dargestellt ist, ist in der Regel der Teil, der im Erdreich verankert ist. Dieser verwundene Teil kann in Abhängigkeit von Verwendung, abzuleitenden Kräften und Bodenbeschaffenheit einen variierenden Teil von der Gesamtlänge des Stabes 1 einnehmen. Die in den 2 bis 10 exemplarisch dargestellten Querschnittsprofile realisieren durch die Verwindung ein entsprechend der Anzahl der Schenkel 3 mehrgängiges Gewinde. Somit ist durch die Ausführung des Profilstabes 1 in 2 in Kreuzform mit vier Schenkeln 3 beispielsweise ein viergängiges Gewinde ausgebildet.
-
An der Oberseite des Profilstabes sind vorzugsweise Bohrungen, Ösen und/oder Haken vorgesehen, die beispielsweise zur Befestigung der Solarmodule dienen.
-
In 2 und 3 sind entsprechend Querschnittsprofile mit geraden/gestreckten Schenkeln 3 gezeigt. In 3 ist beispielsweise ein Y-Profil dargestellt.
-
Die Schenkel 3 sind, wie auch in den 4 bis 10, im Bereich der zentralen Achse 2 des Profilstabes 1 miteinander verbunden. Die zweckmäßige Anzahl der Schenkel 3 kann zwischen zwei und sechs Schenkeln 3 variieren.
-
In 4 ist ein Profilstab 1 mit sternförmigem Querschnittsprofil dargestellt. Die Schenkel 3 sind entsprechend mit dreieckigem Querschnitt ausgebildet. Eine nicht dargestellte Variation mit trapezförmigen Schenkeln 3 würde dem dargestellten "Stern" ohne Spitzen entsprechen. Durch die Verstärkung im Bereich der zentralen Achse 2 und von da aus abnehmender Stärke ist das Querschnittsprofil äquivalent zu den auftretenden Kräften ausgebildet.
-
Ebenso können für die Profilstäbe T-Profile beziehungsweise Doppel-T-Profile Verwendung finden.
-
Die 5 bis 7 zeigen Variationen mit zwei kreisringsegmentförmig gewölbten Schenkeln 3, die zusammen einen S-förmigen Querschnitt des Profilstabes 1 bilden. In 6 überlappen sich die Schenkel 3 im Bereich der zentralen Achse 2.
-
In 10 ist der Querschnitt eines Profilstabes 1 gezeigt, der aus zwei mit 45 Grad abgewinkelten Schenkeln 3 besteht und somit ein Z-Profil bildet. Als Profilstabschenkel 3 können analog Winkelprofile mit einem Winkel von 90 Grad verwendet werden.
-
Die in den 1 bis 10 gezeigten Profilstäbe 1 werden vorzugsweise in den Boden eingeschlagen. Das Einschlagen der Profilstäbe 1 kann durch eine Drehung derselben mit Hilfe eines zum Profil passenden Schlüssels unterstützt werden.
-
Die in den 2 bis 10 dargestellten Querschnitte der Profilstäbe 1 zeigen gemäß der erfinderischen Konzeption eine Auswahl möglicher Querschnitte. Sie bieten damit dem Fachmann eine Vielzahl von Profilen, um entsprechend der unterschiedlichen Anforderungen eine gute Verankerung der Profilstäbe 1 im Erdreich zu ermöglichen. Die Länge der Verwindung des Profils kann gleichfalls entsprechend des Bedarfes ausgeführt werden. Auch die Steigung des Gewindes kann entsprechend der unterschiedlichen Anforderungen variieren.
-
Die Verbindung der Schenkel 3 der in den 1 bis 10 dargestellten Profilstäbe 1 kann durch ein entsprechendes Herstellungsverfahren in einem Stück, wie insbesondere durch Strangpressen oder Walzen, realisiert werden. Ebenso ist ein späteres Zusammenfügen der Schenkel 3 durch bekannte Fügetechniken, wie insbesondere durch Verschweißen möglich.
-
Die 11 und 12 zeigen die Schnittdarstellungen eines als Rohr ausgebildeten Hohlprofilstabes 1.1 mit einem Konus 6 zur Verankerung im Erdreich. In 11 ist der Hohlprofilstab 1.1 so gezeigt wie er in den Boden (nicht dargestellt) eingeschlagen wird. Der Hohlprofilstab 11 weist eine zylindrische Außenkontur auf. Der Konus 6 ist im unteren Bereich des Stabes 1.1 angeordnet und ragt nicht über den Außendurchmesser des Hohlprofilstabes 1.1 hinaus. Der Konus 6 besitzt vorteilhaft auf seiner unteren Seite eine Spitze. Diese Spitze vereinfacht das Einschlagen des gesamten Rohres in das Erdreich. Der Konus 6 ist mit einem Gewindestab 5 verbunden durch den der Konus 6 in den im unteren Bereich mit Schlitzen 4 versehenen Hohlprofilstab 1.1 zur Verankerung im Boden hineingezogen werden kann. Das Hineinziehen des Konus 6 erfolgt durch ein Innengewinde im Konus 6, das mit dem Außengewinde des Gewindestabes 5 korrespondiert und durch eine entsprechende Drehung des Gewindestabes 5 dafür sorgt, dass der Konus 6 in den rohrförmigen Stab 1.1 hineingezogen wird. Damit spreizen sich die Abschnitte des Hohlprofilstabes 1.1 zwischen den Schlitzen 4 ab, wie die 12 zeigt. In 12 ist allerdings der Konus ohne Spitze dargestellt. Durch die Abspreizung wird ein erhöhter Anpressdruck an den Boden und zugleich ein Formschluss realisiert, durch den die Verankerung im Boden verbessert wird. Anzumerken ist, dass hier der Konus 6 eine Verdrehsicherung (nicht dargestellt) aufweist, die einfach durch eine in einen der Schlitze 4 greifende Ausbuchtung am Konus 6 realisierbar ist. Die Zugvorrichtung für den Konus 6 mittels Gewindestab 5 kann auch so realisiert werden, dass am oberen Abschnitt auf den Gewindestab 5 eine Mutter mit Widerlager im Stab 1.1 aufgedreht wird und damit der am Gewindestab 5 befestigte Konus 6 in den Hohlprofilstab 1.1 hineingezogen werden kann.
-
An der Unterseite des Hohlprofilstabes 1.1 kann vorzugsweise eine Spitze (nicht dargestellt) angeordnet sein, die das Einschlagen des Hohlprofilstabes 1.1 erleichtert.
-
Als Hohlprofilstab können vorzugsweise auch Kastenprofile mit quadratischem Querschnitt verwendet werden. Die Schlitze sind hierbei vorzugsweise an den Ecken des Profils vorgesehen. Anstelle des Konus 6 wird ein vierseitiger Keil 5 entsprechend angeordnet.
-
In den 13 und 14 ist ein als Rohr 1.1 ausgebildeter Hohlprofilstab 1.1 mit im unteren Bereich des Rohres 1.1 angeordneten Öffnungen 8 gezeigt. Während des Einschlagens des Rohres 1.1 in den Boden sind die Verankerungselemente 7 im Rohr 1.1 angeordnet. Diese können durch einen gleichfalls im Rohr 1.1 angeordneten Keil 6 durch die seitlich im Rohr 1.1 angeordneten Öffnungen 8 aus diesem herausgedrückt werden.
-
In 13 ist in einer Schnittdarstellung von unten sichtbar, dass die kreisringbogensegmentförmigen Verankerungselemente 7 während des Einschlagens in den Boden innerhalb des als Rohr 1.1 ausgebildeten Hohlprofilstabes 1.1 platziert sind. Nach dem Einschlagen des Rohres 1.1 wird von oben ein Keil 6 zwischen die Verankerungselemente 7 eingeschlagen, der diese auseinanderdrückt, so dass die Verankerungselemente 7 sich, wie die Längsschnittdarstellung in 14 zeigt, ins Erdreich drücken und dort für eine Verankerung des Hohlprofilstabes 1.1 sorgen. Zur Lagefixierung sind die Verankerungselemente 7 so innerhalb des Rohres 1.1 angeordnet, dass sie beim Einschlagen des Keils 6 durch die im Rohr 1.1 seitlich angebrachten Öffnungen 8 aus dem Rohr 1.1 heraus geschoben werden. Zur Halterung der Verankerungselemente 7 können zusätzlich elastische und/oder verschiebbare Führungselemente (nicht dargestellt) die Verankerungselemente 7 mit dem Rohr 1.1 verbinden.
-
Die Lösung nach 11 und 12 ist auch denkbar bei offenen Profilen, z. B. nach 9, wenn am Berührungspunkt der beiden Halbschalen ein Durchgangsloch für ein Gewindestab 5 vorhanden ist. Das untere Ende des Profilstabes kann dann nach 11 und 12 gestaltet sein.
-
Die in den 1 bis 14 gezeigten Stäbe 1, 1.1 bestehen vorzugsweise aus verzinktem Stahl. Eine Ausführung in Kunststoff beziehungsweise Aluminium ist gleichfalls möglich.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Stab, verwundener Profilstab
- 1.1
- Stab, Hohlprofilstab, Rohr
- 2
- zentrale Achse
- 3
- Schenkel, Profilstabschenkel
- 4
- Schlitz
- 5
- Gewindestab
- 6
- Konus, Keil
- 7
- Verankerungselement
- 8
- Öffnungen
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 29710839 U1 [0004]
- DE 202006019031 U1 [0005]
- DE 202008003830 U1 [0006]
- DE 202015103651 U1 [0007]
