DE202021000550U1

DE202021000550U1 - Textiles Tragglied zur Einleitung von Zug- oder Druckkräften in den Untergrund, welches für Böschungssicherungen, zur Verankerung von Schutzbauwerken gegen Naturgefahren und bei allgemeinen geotechnischen Anwendungen eingesetzt wird und mit dem Untergrund einen direkten Kraftübertrag herstellt

Info

Publication number: DE202021000550U1
Application number: DE202021000550.1U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-02-13
Filing date: 2021-02-13
Publication date: 2022-05-16
Anticipated expiration: 2031-02-14
Also published as: WO2022171253A1; EP4291726A1

Abstract

Tragglied zur Einleitung von Zug- oder Druckkräften in den Untergrund, welches bei Böschungssicherungen, bei der Verankerung von Schutzverbauungen gegen Naturgefahren oder bei allgemeinen geotechnischen Anwendungen eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als schlauchförmiger textiler Anker (1) ausgebildet ist und sich bei der Verpressung mit Mörtel, Harz oder ähnlichem (9) an eine Bohrlochoberfläche (5) anlegt, an dieser anhaftet und mit dieser eine direkte Kraftübertragung herstellt.

Description

Die Erfindung umfasst ein textiles Tragglied zur Einleitung von Zug- oder Druckkräften in den Untergrund, welches für Böschungssicherungen, zur Verankerung von Schutzbauwerken gegen Naturgefahren und bei allgemeinen geotechnischen Anwendungen eingesetzt wird.
Stand der Technik
Für aktive Stabilisierung von Böschungen oder die Befestigung von Schutznetzen werden Zugelemente meist rasterartig in den Untergrund eingebracht. Bei diese so genannten Ankern, Nägeln oder Mikropfählen, handelt es sich üblicherweise um Stabanker aus Stahl oder steife Seilanker aus Drahtlitzen.
In den Bohrlöchern im Fels oder Boden werden die Anker üblicherweise durch frostbeständigen Ankermörtel mit dem Untergrund verbunden. Nach dem Aushärten des Mörtels werden in Abhängigkeit von der Ankerfestigkeit und der Grösse der Mantelfläche der Verpressung übliche Verbundtragfestigkeit von 100-2000 kN erreicht.
In der DE 1784630 ist ein Bewehrungsspannstab aus Stahl offenbart, der gegenübergelegene schraubenförmige Rippung aufweist. Dieser ist durch das grobe Gewinde weitgehend schmutzunempfindlich und ermöglicht eine geleichförmige Kraftübertragung in den Mörtel. Das als «GEWI» bekannte Zugglied wird bei Böschungssicherungen häufig als schlaff eingebauter Anker bzw. Nagel verwendet. Nachteilig sind hierbei unter anderem das hohe Gewicht und die Biegesteifheit des Zuggliedes, welche bei nicht axialen Belastungen zum Abknicken des Ankers führen kann. Aus Korrosionsschutzgründen erfordert der Anker eine Mörtelüberdeckung von mindestens 20 mm. Hierdurch werden verhältnismässig grosse Bohrlochdurchmesser notwendig und eine direkte Anhaftung des Ankers an der Bohrlochwandung ist nicht möglich. Üblicherweise wird für die Verpressung des Mörtels eine Verpressleitung zusammen mit dem Ankerstab in das Bohrloch eingeführt und das Bohrloch von seinem Grund her verfüllt. Für die Verbindung beispielsweise mit einem Schutzbauwerk müssen luftseitg Ösen auf den Anker aufgeschraubt werden.
Ein Befestigungsanker für Schneefangnetze und Steinschlagverbauungen aus einem Drahtseil wird in CH672934A5 beschrieben. Dieser weist ein mit einem Stab ausgesteiftes freies Ende auf, welches in das Bohrloch gestossen wird auf und hat luftseitig eine verpresste Schlaufe für die Einleitung der Zugkraft. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass sich die Befestigungsöse in Zugrichtung anpassen kann. Bei derartigen Ankern ist neben dem grossen Bohrlochdurchmesser und dem hohen Gewicht in besonderem Masse nachteilig, dass diese bei nachbrüchigem Untergrund ein verrohrtes Bohren nur mit Unterstützung von zusätzlichen Stützrohren ermöglichen. Aufgrund der grossen Schlaufe ist ein Ziehen der Verrohrung über den Ankerkopf nicht möglich.
Die Schutzschrift EP 1 772 559 A1 offenbart einen Drahtseilanker, der aus einer ummantelten Seilschlaufe besteht und bei dem beide Seilenden durch ein Verbindungs- und Verschraubungselement miteinander verbunden sind. Dieser wird im Bohrlochinneren als Aufsatz mit einem stabförmigen Zugelement verschraubt und das Bohrloch anschliessend vermörtelt.
Im Betonbau werden als Schalungsanker Stäbe aus Glasfaserverbundwerkstoff eingesetzt. Diese finden insbesondere in der temporären Verankungstechnik im Tunnelbau Anwendung. In der WO 2012/053901 ist ein Bewehrungsstab und dessen Herstellung beschrieben, der aus Basalt, Carbon, Fieberglas oder ähnlichen Fasern besteht, die durch eine Matrix miteinander verbunden werden. Die Länge der vorfabrizierten Stäbe wird mit 20-200 mm bei einem Durchmesser von 2-10 mm angegeben. In der beschriebenen Anwendung werden die Stäbe dann als Bewehrung in Beton eingegossen.
Darstellung der Erfindung
Die Installation und der Einsatz von Ankern erfolgen meist unter aggressiven Umweltverhältnissen und unter erschwerten Arbeitsbedingungen. Konventionelle auf Stahl basierende Anker weisen unter diesen Bedingungen erhebliche Nachteile in Bezug auf Gewicht, Korrosionsbeständigkeit und Materialeinsatz auf. Sie erfordern zudem einen erheblichen Bohr- und Installationsaufwand. Alle bekannten Anker weisen durch ihre Stabform zudem den Nachteil auf, dass sich diese nicht direkt mit dem Untergrund verzahnen können. Die Anhaftung und die Kraftübertagung erfolgt hier indirekt über den Zementstein des Ankermörtels. Bei stark geklüftetem Gebirge treten zudem häufig Mörtelverluste auf, welche negative Auswirkungen auf die Tragfähigkeit der Verankerung haben können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde bei gleicher Tragfähigkeit das Gewicht der Anker erheblich zu reduzieren. Die Anker sollen in ihrer Länge flexibel an die örtlichen Gegebenheiten anzupassen sein und als Rollenware den Transport- sowie den Lageraufwand reduzieren. Der Einbau des Ankers soll mit etablierten Bohr-, Einbau- und Verpressmethoden möglich sein. Durch eine flexible Formgebung soll eine Verzahnung und Anhaftung des textilen Ankers an bzw. mit dem Untergrund ermöglicht werden und somit Bohrdurchmesser und Bohrlänge verringert werden.
Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt durch den textilen Anker gemäss Anspruch 1. Eine Ausbildungsvariante wird nachfolgend beschrieben.
Die Grundform der in 1 dargestellten Ausführungsvariante eines textilen Ankers (1) besteht aus einem geflochtenen Schlauch mit kreisförmigem Querschnitt (2), der üblicherweise einen Durchmesser von 10-300 mm aufweist. Der Schlauch besteht vorteilhaft aus hochmodularen Fasergelegen oder verzwirnten/verseilten Filamenten (3), die üblicherweise eine Filamentzugfestigkeit von mindestens 1500 MPa aufweisen. Zum Einsatz gelangen bevorzugt Mineralfasern, Karbonfasern, UHMWPE-Kunststoffasern oder hochfeste Stahlfasern, vorzugsweise aus Edelstahl. Diese werden bevorzugt durch textile Fertigungstechniken wie beispielsweise Flechten, Wirken oder Knoten gefügt. Die Fasern und Seilstränge können auch durch eine Matrix miteinander verbunden sein und/oder eine schützende Oberflächenbeschichtung aufweisen. Vorteilhaft sorgt diese Behandlung für eine gewisse Formstabilität, die ein besseres Einführen des Ankers in das Bohrloch ermöglicht. Der erfindungsgemässe textile Anker ist üblicherweise durch eine Systemzugfestigkeit die zwischen 100-2000 kN liegt charakterisiert. Die üblichen Einbaulängen liegen bei 1-10 m.
2 stellt einen in einem Bohrloch (4) eingebrachten textilen Anker (1) vor seiner Verpressung mit Mörtel dar. Hierbei wird deutlich, dass der textile Anker noch nicht flächig an der Bohrlochwandung (5) anliegt. Das in das Bohrloch (4) eingeführte Ende des textilen Ankers (8) kann beispielsweise durch Verknoten, Verklemmen oder Verkleben vor Ort verschlossen werden. Die Verpressung des Mörtels (9) erfolgt vorteilhaft vom Bohrlochgrund (6) aus. Hierfür wird eine Verpressleitung (7), die innerhalb des Ankers geführt wird, zusammen mit dem textilen Anker (1) in das Bohrloch (4) eingeführt. Eine weitere Ausführungsvariante beinhaltet eine bereits integrierte Verpressleitung (7) aus einem PE-Rohr oder einem textilen Schlauch. Durch die Verpressung, welche üblicherweise mit Mörtel (9) erfolgt, expandiert der textile Anker (1) und legt sich an die Bohrlochwand (5) an (siehe 3). Hierdurch wird eine Oberflächenverzahnung und eine cohäsive Anhaftung erreicht, welche nach der Aushärtung des Mörtels (9) eine direkte Kraftübertragung herstellt. Durch die Verzahnung und eine vergrösserte Haftfläche können Ankerdurchmesser- und Längen gegenüber herkömmlichen Systemen erheblich verringert werden. Durch die Verwendung der in Anspruch 4 genannten Materialien werden die üblichen Korrosionsschutzanforderungen erfüllt. Die üblicherweise erforderliche Mörtelüberdeckung kann somit deutlich verringert werden, was ebenfalls zu einer Reduzierung des Bohrlochdurchmessers beiträgt. Zudem sind diese Materialien vorteilhaft weitgehend biochemisch beständig.
In dem in 4 aufgeführten Beispiel erfolgt die Anbindung eines Zugseils (12) an den textilen Anker (1) über eine als Spleiss (11) ausgebildete Schlaufe (10). Hierbei wird vor der Verpressung mittels Durchstecken des luftseitigen, freien Ankerendes eine Schlaufe (10) ausgebildet. Das Schlaufenende wird im Bohrloch verwahrt (11) und dieses anschliessend bis an den Bohrlochmund mit Mörtel (9) verfüllt.
In einer weiteren Ausführungsvariante kann der Ankerkopf werkseitig angefertigt werden und hierbei Anbauteile wie beispielsweise Gewindestäbe, Ösen o.ä. einlaminiert werden.
5 stellt eine Anwendungsvariante dar, bei der durch das Bohrverfahren, bzw. im Anschluss an die Bohrung, zum Beispiel durch Sprengung, am Bohrlochgrund (6) eine Aufweitung (13) erzeugt wurde. Durch das Aufweiten des textilen Ankers (1) bei der Verpressung wird am Bohrlochgrund eine Mörtelplombe (13) erzeugt, durch die eine sogn. Todmannverankerung erstellt werden kann. Im Gegensatz zu einem konventionellen Stabanker kann der textile Anker durch die vollkommene Umfassung der Plombe nicht aus dem Mörtel herausgerissen werden und somit ein erhöhter Tragwiderstand generiert werden.
In 6 ist einer Ausbildungsvariante dargestellt, die bei Verankerungen im Fels (14) zum Einsatz kommt. Im Bohrloch (4) können geöffnete Klüfte (15) zu unkontrolliertem Austritt und Verlust des Verpressmörtels (9) führen. Die Mörteldurchlässigkeit des textilen Ankers (1) kann durch die gewählte Feinmaschigkeit des verwendeten Textils (16) derart eingestellt werden, dass nur die für die Anhaftung des Ankers erforderliche Mörtelmengen durch das Textil (16) dringen kann. Ein unkontrollierter Mörtelverlust entlang der Klüfte wird somit verhindert und der für eine vollständige Verfüllung des Ankers erforderliche Verpressdruck kann aufgebaut werden.
Durch das geringe Eigengewicht, den geringeren Materialeinsatz und die Möglichkeit den Bohraufwand erheblich zu reduzieren, weisen Verankerungssysteme mit dem textilen Anker aus Anspruch 1, eine deutlich bessere CO₂-Bilanz auf als herkömmliche Systeme. Durch den Einsatz von Mineralfasern oder Fasern, die langfristig biologisch abbaubar sind, können die textilen Schlauchanker in vorteilhafter Weise für die Sicherung von Böschungen eingesetzt werden, bei denen langfristig der Bewuchs die Stabilisierung übernehmen soll oder für Bereiche die landwirtschaftlich genutzt werden sollen.
Bezugszeichenliste

1: Textiler Anker
2: Ankerquerschnitt
3: Textile Struktur
4: Bohrloch
5: Bohrlochoberfläche
6: Bohrlochgrund
7: Verpressleitung
8: Verschlossenes Ankerende
9: Mörtel/Harz
10: Schlaufe
11: Spleiss
12: Zugseil
13: Aufweitung/Mörtelplombe
14: Fels
15: Geöffnete Klüfte
16: Feinmaschiges Textil (Ausschnitt hervorgehoben)

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 1784630 [0004]
CH 672934 A5 [0005]
EP 1772559 A1 [0006]
WO 2012/053901 [0007]

Claims

Tragglied zur Einleitung von Zug- oder Druckkräften in den Untergrund, welches bei Böschungssicherungen, bei der Verankerung von Schutzverbauungen gegen Naturgefahren oder bei allgemeinen geotechnischen Anwendungen eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als schlauchförmiger textiler Anker (1) ausgebildet ist und sich bei der Verpressung mit Mörtel, Harz oder ähnlichem (9) an eine Bohrlochoberfläche (5) anlegt, an dieser anhaftet und mit dieser eine direkte Kraftübertragung herstellt.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der schlauchförmige Ankerquerschnitt (2) ausdehnen kann und sich an die Bohrlochoberfläche (5) anpresst.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Hochmodulfasern mit Faserzugfestigkeit von mehr als 1500 N/mm2 besteht.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Glasfasern, Basaltfasern, Karbonfasern, UHMWPE-Fasern oder ähnlichen Fasern besteht.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus textil gefügten Metallfasern besteht
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses aus biologisch abbaubaren Fasern besteht
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Systemtragfestigkeit die zwischen 100-2000 kN aufweist.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerkopf als Spleiss (11) ausgebildet ist.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der beide Enden bis an den Bohrlochboden eingeführt werden und somit am Bohrlochmund eine Schlaufe ausbilden.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Anbauteile zur Befestigung von Schrauben, Schäkeln, Seilen oder ähnlichem aufweist.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ankerquerschnitt (2) zu einer Plombe ausdehnen kann und eine Mörtelplombe umfassen kann.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein Gewicht von weniger als 500 g/m aufweist.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Rollenware transportiert werden kann.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittgeometrie (2) beliebige Formen wie zum Beispiel kreisförmig, ellipsoid, polygonal und weitere aufweisen kann.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Herstellung durch Flechten erfolgt.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Herstellung durch Rascheln/Wirken erfolgt.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Herstellung durch Knoten erfolgt.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Herstellung durch Filzen und vernähen erfolgt.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses aus einem Biaxialgelegen mit Ringförmige Kettsträngen besteht.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses für die Aufnahme von Druckkräften über ring- oder wendelförmige Verstärkungen verfügt.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mörteldurchlässigkeit des Textils an die Anwendungsanforderungen angepasst werden können.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine integrierte Verpressleitung (7) aufweist.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses durch die Fertigung, z.B. mit einem Variationsflechter, lastaufnahmeoptimierte Strukturen aufweist.
Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (8) des textilen Ankers durch Verknoten, Verkleben, Verklemmen oder Vernähen verschlossen wird.