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Felsanker
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Anwendungsgebiet der Erfindung: Die Erfindung bezieht sich auf Felsanker
zum Stabilisieren oder Verankern von Bauwerken, wie z.B. den First oder die Seitenwand
eines Grubenschachtes oder einer anderen unterirdischen Öffnung.
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Ziel der Erfindung: Das Ziel der Erfindung besteht darin, neue und
verbesserte, durch Reibungseingriff zu verankernde Felsanker zu schaffen, die besonders
dazu geeignet sind, Bauwerke, z.B. den First oder die Seitenwand eines Grubenschachtes
oder einer anderen unterirdischen öffnung zu stabilisieren.
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Wesen der Erfindung: Die technische Aufgabe der Erfindung besteht
darin, einen Felsanker zu schaffen, der so ausgebildet ist, daß die zulässigen Toleranzen
in den Abmessungen der Bohrungen, in die der Felsanker eingesetzt werden soll, ein
Maximum erreichen können. Dabei soll der Felsanker im eingesetzten Zustand einen
vollständigen
Ringkörper ohne einen durch seine Wand hindurchgehenden
Schlitz oder Abstand bilden.
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Demgemäß ist der Felsanker erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen
im wesentlichen ringförmigen oder rohrförmigen Hauptteil, der eine sich in seiner
Längsrichtung erstreckende Unterbrechung mit Randteilen aufweist, die sich in Umfangsrichtung
des Hauptteils gegenseitig überlappen, wobei der Hauptteil vor dem Einsetzen eine
Außenabmessung hat, die wesentlich größer ist als der Durchmesser der Bohrung, in
die er einzusetzen ist, so daß das Einsetzen des Hauptteils in die Bohrung eine
wesentliche Zusammendrückung des Hauptteils in UmSangsrichtung bewirkt.
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Dabei sind die einander überlappenden Teile des Hauptteils in Bezug
aufeinander in Umfangsrichtung des Hauptteils gegeneinander beweglich, um das Zusammendrücken
in Umfangsrichtung des Hauptteils zu gestatten. Der Hauptteil besteht aus einem
Werkstoff, der dieses Zusammendräcken zum Einsetzen in die Bohrung zuläßt, vorzugsweise
aus Stahl, so daß nach dem Einsetzen in die Bohrung der Außenumfang des Hauptteils
veranlaßt wird, sich unter Reibungseingriff an die Innenwand der Bohrung anzulegen,
um durch diesen Reibungseingriff das Bauwerk zu verankern oder zu stabilisieren.
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Dabei kann vorzugsweise der Felsanker bzw. sein Hauptteil frei von
inneren Einbauten sein, die ein wesentliches Zusammendrücken in Umfangsrichtung
des Hauptteils verhindern oder erschweren würden.
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Ausfdhrungsbeispiele: Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im
folgenden anhand der Zeichnung beschrieben.
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispieles des
Felsankers; Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den in Fig. 1 dargestellten Felsanker;
Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Felsankers gemäß Fig. 1 nach dem Einsetzen in
eine Bohrung im First eines Grubenschachtes oder einer anderen unterirdischen Öffnung;
Fig. 4 ist ein Schnitt des eingesetzten Felsankers nach der Linie 4-4 in Fig. 3;
Fig. 5 ist eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles des Felsankers;
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf den in Fig. 5 dargestellten Felsanker; Fig. 7 ist
eine Seitenansicht des Felsankers gemäß Fig. 5 nach dem Einsetzen in eine Bohrung
im First eines Grubenschachtes oder einer anderen unterirdischen Öffnung; Fig. 8
ist ein Schnitt des eingesetzten Felsankers gemäß Fig. 7 nach der Linie 8-8.
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Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen ein erstes Ausführungsbeispiel der
Erfindung in der Form eines Reibungs-Felsankers 10 für den Grubenausbau, wobei der
Felsanker
in seiner normalen, nicht zusammengedrückten Stellung vor dem Einsetzen in eine
vorgeformte Bohrung im First oder in der Scitenwanu eines Grubenschachtes oder in
einer anderen Öffnung dargestellt iffit, in der er verankert werden soll. Der Felsanker
1C weist zonen länglichen, allgemein ringförmigen Hauptteil 12 mit offenen Enden
auf, der in seiner Längsrichtung derart unterbrochen oder geschlitzt ist, daß er
einen einzigen Schlitz 14 aufweist, der sich durch die Wand des auptteils 12 hindurch
von dessen einem Ende zu dessen anderem Ende, also über die gesamte Lange des Hauptteils
12, erstreckt. Der Schlitz 14 ist unter einem Winkel derart an£eordnet, daß er sich
im wesentlichen in Umfangsrichtung des ilauptteils 12 und nicnt radial durch diesen
hindurch erstreckt, wu4uicI der Ilauptteil 12 über seine Länge sich längs erstreckende
Endteile 16 und 18 aufweist, die einander in Ulnfangsrichtung des Hauptteils überlappen
und in einander gegenüberliegenden abgewinkelten Kanten 20 und 22 enden, die sich
wenigstens im wesentlichen in Längsrichtung des Hauptteils 12 auf einander gegenüberliegenden
Seiten des Schlitzes 14 erstrecken.
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Wie Fig. 2 zeigt, sind die Kanten 20 und 22 mit gleichen Winkeln gegenüber
einer radial durch den Hauptteil 12 gelegten Ebene ausgebildet, und diese Abwinklung
der Kanten 20 und 22 bewirkt, daß diese bei einer Zusammendrückung des Hauptteils
12 in Umfangsrichtung leicht übereinandergleiten können, wodurch die Bewegung der
Randteile 16 und 18 in Bezug aufeinander während einer solchen Zusammendrückung
erleichtert wird.
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Der Hauptteil 12 besteht aus einer einzigen Materialschicht, und er
weist innere und äußere Wände auf, die eine durch den Schlitz 14 gebildete, den
Wänden gemeinsame Unterbrechung haben. Der Schlitz 14 erstreckt sich gleichförmig
über die volle Länge des Hauptteils 12, wie insbesondere Fig. 1 zeigt. Die durch
den Schlitz 1 gebildete Unterbrechung in der inneren Wand ist in Umfangsrichtung
des Hauptteils 12 gegenüber der Unterbrechung in der äußeren Wand versetzt. Dies
ergibt sich dadurch, daß der Schlitz 14 im wesentlichen tangential zu dem Hauptteil
12 angeordnet ist. Weiterhin ist der Hauptteil 12 aus einem Material mit gleichmäßiger
Wandstärke hergestellt und hat deswegen in seinem statischen oder freien Ruhezustand
innere und äußere Wände, die gemeinsam eine ringförmige Gestalt bilden.
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Der Hauptteil 12 ist, mit Ausnahme des Schlitzes 14, nicht unterbrochen,
im allgemeinen zylindrisch und hat über seine ganze Länge von einem Ende zum anderen
einen konstanten äußeren Durchmesser. Dabei kann jedoch der Hauptteil 12 am vorderen
Ende (das ist dasjenige Ende des Hauptteils 12, das zuerst in die vorgeformte Bohrung
eingeführt wird) einen geringfügig kleineren Außendurchmesser haben als der Rest
des Hauptteils 12, um das Einsetzen zu erleichtern. Das Verhältnis der Länge des
Hauptteils 12 zu dessen größtem äußeren Durchmesser ist wenigstens etwa 16 : 1 und
vorzugsweise etwa 32 : 1 oder 48 : 1. Solche längeren Felsanker können jedoch auch
durch miteinander verbundene Abschnitte von Felsankern mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis
von 16 : 1 oder größer gebildet werden. Der äußere Umfang des Hauptteils 12 ist
vorzugsweise größer als etwa 5 cm.
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Der Hauptteil 12 besteht aus Stahl und gestattet auf diese Weise eine
betrichtliche Zusammendrückung in Umfangsrichtung zum Einsetzen in eine Bohrung,
die einen wesentlich kleineren Durchmesser als der Felsanker hat. Nach dem Einsetzen
in eine solche Bohrung wird hierdurch der Hauptteil 12 veranlaßt, sich mit seinem
Außenumfang unter Reibungseingriff an die umgebende Wand der Bohrung anzulegen,
um sich so zu verankern, beispielsweise im First eines Grubenschachtes.
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Das Innere des Hauptteils 12 ist offen oder leer, so daß der Felsanker
10 vollkommen frei von Einbauten ist, die das beschriebene wesentliche Zusammendrücken
des Hauptteils 12 in Umfangsrichtung behindern würden.
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Der Außendurchmesser des llauptteils 12 des Felsankers 10 wird zum
Einsetzen in eine Bohrung vorgegebener Größe derart bestimmt, daß er wesentlich
größer ist als der Durchmesser der Bohrung. Das Verhältnis der radialen Dicke des
Haupt teils 12 zum größten äußeren Durchmesser des Hauptteils 12 ist nicht größer
als etwa 1 : 5 und nicht kleiner als etwa 1 : 50, wodurch eine Verformung des Hauptteils
12 beim Einsetzen in die Bohrung ermöglicht wird.
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Der Felsanker 10 kann leicht aus Rohrmaterial hergestellt werden,
in dem nur der Schlitz 14 unter einem Winkel durch die Wand des Rohrmaterials hindurch
über dessen ganze Länge eingeformt oder eingeschnitten wird. Da die Breite des Schlitzes
14 wegen der beschriebenen Beziehungen der Randteile 16 und 18 zueinander nicht
kritisch für die durch den Fels anker 10 zu bewirkende Verankerung ist, kann diese
Breite innerhalb eines verhältnismäßig weiten Bereichs verändert werden, und, falls
erwünscht, kann der Felsanker 10 bei seiner Herstellung sogar in Umfangsrich-
tung
zusammengedrückt werden, um die Kanten 20 und 22 der Randteile 16 und 18 in Anlage
aneinander zu bringen. Auch kann, falls erwünscht, der Felsanker 10 aus Blech hergestellt
werden, das in die dargestellte Gestalt aufgerollt wird, wobei die Kanten 20 und
22 durch den Schlitz 14 entweder mit Abstand voneinander oder mit gegenseitiger
Anlage ausgebildet werden können.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen den Felsanker 10 nach den Fig. 1 und 2 nach
dem Einsetzen in eine vorgeformte Bohrung 24 im First 26 eines Grubenschachtes oder
eines Tunnels oder eines anderen Bauwerks, der durch den Felsanker stabilisiert
werden soll, wobei der Durchmesser der Bohrung 24 wesentlich kleiner ist als der
normale Außendurchmesser des Hauptteils 12 in nicht zusammengedrücktem Zustand des
Felsankers 10.
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Der Felsanker 10 wird in die Bohrung 24 eingesetzt durch wesentliches
Zusammendrücken des Hauptteils 12 in Umfangsrichtung derart, daß der Hauptteil 12
plastisch verformt wird, d.h. der Hauptteil 12 wird bis in den plastischen Bereich
und über den elastischen Bereich hinaus verformt. Danach wird der zusammengedrückte
Hauptteil 12 in Längsrichtung in die Bohrung 24 eingesetzt. Während der plastischen
Verformung des Hauptteils 12 gleiten die Kanten 20 und 22 der Randteile 16 und 18
übereinander hinweg, um die Überlappung der Randteile 16 und 18 in Umfangsrichtung
zu vergrößern. Nach dem Einsetzen des Hauptteils 12 in die Bohrung 24 veranlaßt
die Nachgiebigkeit des Hauptteils 12, daß dieser sich mit seinem Außenumfang unter
Reibungseingriff an die umgebende Wand der Bohrung 24 längs der gesamten Länge des
Hauptteils 12 anlegt. Abgesehen von einem kleinen
äußeren Umfangsteil
28 legt sich der Hauptteil 12 auch mit seinem restlichen äußeren Umfang an die Wand
der Bohrung 24 an. Der Felsanker 10 verankert sich durch diesen Reibungseingriff
des äußeren Umfangs des Hauptteils 12 mit der Wand der Bohrung 24, wobei die Randteile
16 und 18 bei dieser Verankerung die in Fig. 4 gezeigte Stellung zueinander einnehmen.
Dadurch bildet der Hauptteil 12 einen vollständigen Ring, der die innere Öffnung
30 des Hauptteils 12 in Umfangsrichtung vollständig umschließt, ohne daß ein Spalt
oder Zwischenraum in radialer Richtung verbleibt. Wie Fig. 3 zeigt, hat der Hauptteil
12 des Felsankers 10 eine solche Länge, daß er sich im wesentlichen durch die gesamte
Länge der Bohrung 24 erstreckt. Alternativ kennen auch mehrere Felsanker 10 hintereinander
in der Bohrung 24 angeordnet werden, wobei die Hauptteile 12 dieser mehreren Felsanker
10 an ihren Enden miteinander verbunden werden, so daß diese Hauptteile miteinander
zusammenwirken und sich gemeinsam wenigstens im wesentlichen durch die Länge der
Bohrung 24 hindurch erstrecken, wodurch ein Reibungseingriff wenigstens im wesentlichen
über die gesamte Länge der Bohrung 24 entsteht.
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Die Fig. 5 bis 8 veranschaulichen ein zweites Ausführungsbeispiel
in Form eines Felsankers 32, der sich von dem zuvor beschriebenen Felsanker 10 nur
durch die relative Anordnung der einander überlappenden Teile des Hauptteils unterscheidet.
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Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen den Felsanker 32 in der normalen,
nicht zusammengedrückten Form vor dem Einsetzen in eine vorgeformte Bohrung in dem
zu stabilisierenden Bauwerk. Die Fig. 7 und 8 veran-
schaulichen
diesen Felsanker 32 in der Verankerungsstellung in einer vorgeformten Bohrung 34
im First 36 eines Grubenschachtes oder eines anderen zu stabilisierenden Bauwerks.
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Wie die Fig. 5 und 6 zeigen, weist der Felsanker 32 einen l'inglichen,
im wesentlichen ringförmigen Hauptteil 38 mit offenen Enden auf, der über seine
gesamte Länge sich längs erstreckende Randteile 40 und 42 aufweist, die sich gegenseitig
gleitend in Umfangsrichtung des Hauptteils 38 überlappen, wobei der eine Randtei
1 42 innerhalb des anderen Randteils 40 liegt.
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Die Kanten 2 und 46 der Randteile 40 und 42 können natürlich jede
geeignete Ausbildung haben und, wie Fig. 6 zeigt, sind sie in der normalen, nicht
zusammengedrückten Stellung des Felsanker 32 in Umfangsrichtung des llauptteils
38 gegeneinander versetzt. Der ISauptl;ei 1 38 besteht aus Stahl und gestattet deswegen
ein weserltliches Zusammendrücken in Umfangsrichtung zlxm Einsetzen in eine Bohrung
mit wesentlich kleinerem Durchmesser. Nach dem Einsetzen wird daher der äußere Umfang
des Iiauptteils 38 veranlaßt, in Reibungseingriff mit der umgebenden Wand der Bohrung
zu treten, um das die Bohrung enthaltende Bauwerk zu verankern.
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Der Felsanker 32 ist vollständig frei von Einbauten, die ein Zusammendrücken
des Hauptteils 38 in Umfangsrichtung behindern könnten. Das Innere des Hauptteils
38 ist vollständig offen oder leer. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der
Außendurchmesser des Hauptteils 38 des Felsankers 32 für eine bestimmte vorgegebene
Größe einer Bohrung wieder derart bestimmt, daß er wesentlich größer ist als der
Durchmesser der Bohrung Das Verhältnis der radialen Dicke des Materials des Hauptteils
38 zu dem größten äußeren
Durchmesser des Hauptteils 38 ist nicht
größer als etwa 1 : 5 und nicht kleiner als etwa 1 : 50, wodurch eine plastische
Verformung des flauptteils 3 während des Einsetzens in eine solche Bohrung ermöglicht
ist.
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Außerdem ist das VerI%ltnis der Länge des Hauptteils 38 zu dessen
grbßtein derem Durchmesser das gleiche wie bei dem zuvor beschriebenen Felsanker
10, und die kleinste äußere Umfangsabmessung des Hauptteils 38 beträgt wenigstens
etwa 5 cm.
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Das Verankern des Firsts 36 oder eines sonstigen Bauwerks mittels
des Felsankers 2 geschieht in der gleichen Weise, wie es zuvor für die Verankerurung
des Fists 26 mittels des Felsankers 10 beschrieben wurde. Daher ergibt sich der
Veranherungsvorgang für den Fel.sarlker 32 sinngemäß aus der Beschreibung für die
Verankerung des Felsankers 10. Während des Verankerns wird der Hauptteil 38 plastisch
verformt, und seine Randteile 40 und 42 werden in Umfangsrichtung des Haupptteils
38 aus ihrer in Fig. 6 gezeigten Relativstellung in die in Fig. 8 gezeigte Relativstellung
bewegt. Der eingesetzte Felsanker 32 verankert sich durch Reibungseingriff über
seine gesamte Lunge und praktisch über seinen gesamten äußeren Umfang mit Ausnahme
des kleinen Umfangsteils 48. Die sich in Längsrichtung durch den Hauptteil 38 des
Felsankers 32 erstreckende Öffnung 50 ist, wie sich aus den Fig. 6 und 8 ergibt,
zu allen Zeiten in Umfangsrichtung vollständig durch den Hauptteil 38 umschlossen.
Der eingesetzte Felsanker 32 weist daher keinen radialen Schlitz oder Zwischenraum
in seiner Wand auf.
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Durch die Erfindung werden somit neue und verbesserte Reibungs-Felsanker
geschaffen. Während des Verankerns
oder Stabilisierens eines Bauwerks
durch einen der beschriebenen Felsanker 10 oder 32 gleiten deren jewellige Randteile
16 und 18 oder 40 und 42 in Umfangsrichtung des Hauptteils 12 oder 38 Übereinander,
Nach dem Einsetzen schaffen diese einander überlappentlen Randteile durch die Verankerullg
eine bügelartlge oder reifenartige Beanspruchung in dem Hauptteil des Felsankers,
um dessen normalerweise gegebene Kraft gegen die Seitenwand der Bohrung und damit
auch die Verankerungskraft zu erhöhen. Die einander überlappenden Randteile der
Felsanker 10 und 32 können, falls erwüllscht, an ihren einander zugeKehrten Oberflächen
aufgerauht werden, um lie reibung zwischen ihnen und dadurch die erwähnte bügelartige
oder reifenartige Beanspruchung zu erhöhen. Die Hauptteile der beschriebetten Felsanker
werden plastisch verformt, und sie treten in Reibungseingriff mit der Wand der Bohrung
über den größten Teil ihres äußeren Umfangs. Die plastische Verformung ist naturgemäß
im Bereich der einander überlappenden Randteile am größten.