-
Bohrlochanker mit Dehnungshülse
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ankerbolzenanordnung für ein vorgebohrtes
Loch in Mauerwerk o.dgl., mit einer aufweitbaren Hülsenstrutur, die eine oder mehrere
äußere Erhebungen zum Ersteingriff mit der Wandung des Lochs aufweist, sowie auf
ein Verfahren zur Herstellung einer für die Verwendung bei einer zum Einsetzen in
ein Loch bestimmten Ankerbolzenanordnung geeigneten, aufweitbaren Hülse, bei dem
aus dem Hülsenmaterial eine oder mehrere Erhebungen nach außen gedrückt werden.
-
Einen einschlägigen Stand der Technik stellt die US-PS 3 667 341 dar.
In dieser Druckschrift finden sich jedoch keine spezifischen Angaben zum für die
Hülsenstruktur verwendeten Material, insbesondere keine Angaben zur Härte der Erhebungen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, der Gefahr lokaler Belastungsspitzen
an der Wandung des Lochs entgegenzuwirken und dabei eine möglichst freie Wahl des
Materials der Hülsenstruktur zu haben.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe besitzt die Hülsenstruktur des Ankers mindestens
im Bereich der Erhebung(en) eine durch Glühen aus einem verformungsverfestigten
Zustand mit einer Brinellhärte über 230 erzielten Gefügezustand mit einer Brinellhärte
von 100 bis 230 und ist das zur Herstellung einer Hülse für eine Ankerbolzenanordnung
so geführt, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 angegeben. Bei der Erfindung
wird also die Wirkung einer hersteNungsbedingten Verformungsverfestigung verringert,
um eine Verflachung der Erhebung(en) zu ermöglichen und einen vollständigen Flächeneingriff
der Hülse mit den Seitenwänden des Loches zu erleichtern.
-
Zur Aufweitung des röhrenförmigen Hülsenelements dient im allgemeinen
ein zylindrisches Bolzenelement. Der Bolzen kann einen sich erweiternden Konus und
das röhrenförmige Hülsenelement einen oder mehrere Höcker bzw. Erhebungen aufweisen,
die z.B. aus seinem Hauptkörper heraus geprägt bzw. getrieben oder (strang-)geprel3t
sind, um einen Preßsitz zum Eingriff mit der Wandung eines Loches im Mauerwerk vorzusehen
und das Hülsenelement während der anfänglichen Aufweitung der Ankerbolzenanordnung
ortsfest zu halten.
-
Die Erfindung schafft einen Mauererkanker mit einer Hülse mit einem
oder mehreren von ihrer Seitenwand extrudierten Erhebungen, wobei die Hülse auf
eine Brinellhärte von nicht über 230 angelassen bzw. geglüht ist, um es den Erhebungen
zu ermöglichen, sich in einen flacheren bzw. abgeflachten Zustand zur Erhöhung der
Gesamthaltekraft des Ankers zu verformen.
-
Die Erfindung ermöglicht damit die Steuerung der Härte der Hülse.
-
Für die Entfaltung der maximalen Haltekraft ist es von Wichtigkeit,
daß die Höcker am Hülsenelement bei der Erweiterung der Ankerbolzenanordnung abflachen,
damit sie nicht eine lokalisierte Beanspruchung auf das Mauerwerk übertragen und
bewirken, daß das Mauerwerk bei Belastung an der Stelle des maximalen Eingriffs
mit den Höckern nicht standhält.
-
Zur Erreichung der notwendigen Abflachung der Höcker während der Erweiterung
der Ankerbolzenanordnung könnte man das röhrenförmige ilülsenelement aus metallischen
Werkstoffen, die relativ weich sind, herstellen. Um nicht nur auf eine kleine Gruppe
metallischer Werkstoffe begrenzt zu sein, die den erforderlichen Härtebereich zur
Erlangung der gewünschten Abflachung erfüllen können, kann eine Wärmebehandlung,
wie Anlassen bzw. Glühen, zur Verminderung der Härte vieler metallischer Werkstoffe,
die auf eine derartige Behandlung ansprechen, verwendet werden.
-
Das Glühen des Materials erlaubt es, eine große Anzahl Werkstoffe
zur Herstellung des röhrenfljrmi7cn I lsenelementes auszuwählen.
Dies
ist vorteilhaft, da Ankerbolzenanordnungen häufig unter Umgebungsbedingungen eingesetzt
werden, die spezielle Werkstoffe, die gegen Korrosion und andere schädliche Atmosphären
widerstandsfähig sind, erfordern.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels
noch näher erläutert.
-
Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ankerbolzenanordnung
und Fig. 2 einen Querschnitt der Ankerbolzenanordnung entlang der Linie 2-2 von
Fig. 1.
-
Die dargestellte Ankerbolzenanordnung 1 besitzt zum Eingriff mit einem
Loch in Mauerwerk oder in Beton eine aufweitbare Hülse. Der Ankerbolzen ist insbesondere
von dem Typ, der zum Festsetzen bzw. Befestigen des Ankers abhängig ist von einem
Preßsitz der erweiterbaren Hülse 2 gegen die Wandung des Loches im Mauerwerk. Der
Preßsitz bzw. kraftschlüssige Sitz der erweiterbaren Hülse 2 im Loch des Mauerwerks
ist erforderlich, um die aufweitbare Hülse 2 in versenkter Stellung zu halten, während
ein konisch zulaufendes Ende 3 des Bolzens 4 zur Aufweitung der Hülse 2 in die erweiterbare
Hülse 2 gezogen wird, um die Ankeranordnung reibschlüssig mit dem Mauerwerk in Eingriff
zu bringen.
-
Das in das Mauerwerk versenkbare Ende 3 des Bolzens 4 verjüngt sich
im vorderen Bereich zum anderen, freien Ende hin. Dieses freie Ende isL mit einem
Gewinde versehen, so daß der Bolzen 4 zur Aufweitung der Hülse 2, beispielsweise
mittels einer Mutter, aus dem Mauerloch etwas zurückgezogen werden kann. Die Hülse
2 ist dabei geschlitzt.
-
Es ist vorteilhaft, die Beanspruchung des Mauerwerks, die durch die
Aufweitung der Ankerbolzenanordnung bewirkt wird, über eine möglichst große Fläche
bzw. Bereich zu verteilen, um die mechanischen Eigenschaften des mauerwerks nicht
zu überfordern und dadurch einen Vordefekt durch Rißeinleitung im Mauerwerk zu verursahen.
Es wird auch bevorzugt, daß die maximale durch die erweiterbare Hülse angewandte
Kraft an in Fig. 1 unterstmöglicher Stelle an der Hülse 2 ausgeübt wird, nämlich
ihrem tiefsten eingelassenen Ende.
-
Unter dieser Bedingung ist die Zuglast, bei der das Mauerwerk nachgibt
bzw. beschädigt wird, am größten.
-
FalL aufgrund des Aufbaus der erweiterbaren Hülse ein oder mehrere
Höcker 5 als Einrichtung, mittels derer der Installierungspreßsitz erreicht wird,
verwendet werden, um die Hülse 2 während der Befestigung ortsfest zu halten, wird
bevorzugt, daß die Höcker 5 mittels der Ankerbolzenerweiterung deformierbar sind.
Falls die Höcker 5 sich während der Erweiterung nicht genügend deformieren, wird
die Stelle der maximalen Beanspruchung durch die Höcker 5 auf das Mauerwerk übertragen
und
die Beanspruchung auf eine unerwünscht kleine Fläche konzentriert. Da die Höcker
5 vorzugsweise in einer höheren Ebene als der vordere, in Fig. 1 untere Rand der
Hülse 2 angeordnet sind, damit der nominale äußere Hülsendurchmesser ungehinderten
Eintritt in das Mauerwerkloch hat (Fig. 1), befindet sich der maximale äußere Durchmesser
der Höcker 5 normalerweise etwa bei 1/3 der Gesamthülsenlänge vom oberen Endender
vom unteren Ende der Hülse 2 gerechnet.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Höcker 5 im Längsschnitt
etwa die Form eines halben Tropfens mit der dicksten Stelle näher am hinteren Ende.
-
Bei Anordnung des maximalen äußeren Höckerdurchmessers in einer höheren
Ebene als der in Fig. 1 untere vordere Rand der Hülse 2 wird die wirksame Versenkung
der Verankerung verringert. Wenn die maximale Beanspruchung auf das Mauerwerk durch
nicht-verformbare Höcker 5 auf einem Niveau, das näher zur Oberfläche des Mauerwerks
ist als der in Fig. 1 untere vordere Rand der Hülse 2, angewandt wird, ist die höchstmögliche
Defektbelastung des Mauerwerks geringer. Im Falle von Ankerbolzen mit identischem
Aufbau der Erweiterungshülse, jedoch mit der Besoneine derheit, daß die/deformierbare
Höcker und die andere feste, nicht deformierbare Höcker aufweist, und mit Installation
unter identischen Bedingungen, wird die Ankerhülse mit deformierbaren Höckern 5
die tiefste wirksame Versenkung aufweisen und das höhere Grenzlastvermögen ergeben.
-
Während des Entwurfs und der Entwicklung von Ankerbolzen-
Erweiterungshülsen
ist die Höckerkonstruktion und dieMaterialauswahl auf den funktionellen Zweck beim
Ankersetzen abzustimmen, ohne daß das maximale Lasttragvermögen des Ankerbolzens
nachteilig beeinflußt wird. Es gibt mehrere Möglichkeiten des Aufbaus der Höcker
bzw. Erhebungen für Ankerbolzen-Erweiterungshülsen, damit diese ihren beabsichtigten
Zweck erfüllen.
-
Gemäß einem Verfahren bei Ausführungsformen nach dem Stand der Technik
wird alles bis auf einen Bereich der äußeren Begrenzung der Erhebung völlig abgeschert,
so daß diese im wesentlichen schwenk- oder klappbar ist. Diese Ausführung ist vorzugsweise
aus einem federnd nachgiebigen Material gemacht, das ausreichende Federkraft zum
Eingriff mit der Lochwandung aufweist, um die Hülse während der Befestigung ortsfest
zu halten. Jedoch unter den Kräften der Hülsenexpansion wird die Erhebung in ihre
ausgestanzte Lage zurückgedrängt, wobei dann die Hülse im allgemeinen zylindrisch
bleibt. Hierdurch ist es möglich, daß die maximale Belastung am unteren vorderen
Rand der Hülse angewendet wird.
-
Ein anderes Verfahren zur Herstellung der Erhebungen weist die teilweise
Abscherung der äußeren Begrenzung der Erhebungen auf, so daß die Erhebungen unter
der Erweiterungsbelastung vom Hauptkörper der Hülse, wobei dann die Hülse im allgemeinen
zylindrisch bleibt, abgetrennt werden. Der obige Aufbau ist wahrschenlich am besten
aus einem harten oder unelastischen Material herzustellen, das die Abtrennung der
Erhebungen bzw.
-
Höcker durch Bruch ermöglicht.
-
Ein bei der Erfindung bevorzugter Aufbau ist die Herste4iCe einer
erweiterbaren Hülse mit Höckern, die aus dem Hauptkörpermaterial gepreßt sind und
ein Stück mit diesem bilden. Die Formung der Höcker kann dabei unter anderem z.B.
durch Ausbauchen, Prägen oder Extrudieren durchgeführt werden. Dieser Aufbau zeigt
nicht Beschränkungen der ersten zwei beschriebenen Aufbauarten, da er aus einer
größeren Werkstoffauswahl hergestellt werden kann. Die Funktionsfähigkeit und vielseitige
Verwendungsmöglichkeit des gepreßten Höckeraufbaus resultieren aus der Erkenntnis,
daß die Höcker bei Aufweitung der Ankerbolzenanordnung in eine verflachte Lage deformierbar
sein müssen. Es ist deshalb notwendig und wünschenswert, daß mindestens die Höcker
bzw. die Erhebungen relativ weich sind, mit einer Brinellhärte zwischen 100 und
230. Vorzugsweise kann die Hülse 2 vor der Verformungsverfestigung eine Brinellhärte
zwischen 100 und 230 haben.Es ist möglich, einen Werkstoff innerhalb dieses Härtebereichs
zur Vereinfachung der Herstellung auszuwählen.
-
Ein üblicherweise dafür erhältlicher Werkstoff ist kaltgewalzter kohlenstoffarmer
Bandstahl mit einem Temperaturzustand "No.5" (gemäß ASTM-Standard für kaltgewalzten
Kohlenstoffbandstahl, Härt maximal etwa 55 Rockwell B) oder vollkommen weichem (dead
soft) Temperzustand. Wenn dieser Werkstofftyp verwendet wird, ist zur Verringerung
der Härte in den gewünschten Bereich hinein, um den gewünschten Abflachungseffekt
zu erhalten, die nachfolgende Wärmebehandlung, wie Anlassen bzw. Glühen, im allgemeinen
nicht erforderlich. Falls jedoch dieser besondere Werkstoff nicht erhältlich oder
aus anderen Gründen nicht verwendbar ist, können nach der Erfindung
stattdessen
Werkstoffe mit härteren Temperatur zuständen verwendet und dann einer Wärmebehandlung
unterzogen werden, um die Härte bis in den gewünschten Bereich hinein zu verringern.
Umweltbedingungen machen es oft notwendig, Ankerbolzenanordnungen aus korrosionsbeständigen
Werkstoffen, wie rostfreiem Stahl, herzustellen. Obwohl rostfreies Stahlmaterial
in dem gewünschten Härtebereich erhältlich ist, sind viele Typen während der Herstellung
der Hülse für Verformungsverfestigung über den gewünschten Härtebereich hinaus anfällig.
Dieses Problem kann ebenfalls nach der Erfindung durch Wärmebehandlung, die nach
dem Prinzip der Erfindung den Werkstoff wieder in die gewünschte Härte bringt, verringert
werden. Bei der Verwendung von rostfreiem Stahl als Material für die Hülse findet
die Wärmebehandlung normalerweise bei 1037,7°C bis 1065,6°C (1900 - 195O0F) für
ca. 30 Minuten statt.
-
Darüber hinaus können viele Nichteisenwerkstoffe zur Herstellung eines
gepreßten bzw. extrudierten Hülsenhöckeraufbaus verwendet werden, wenn diese gemäß
der Lehre der Erfindung behandelt werden. Hülsen mit gepreßtem Höckeraufbau können
aus jedem Werkstoff hergestellt werden, der es zuläßt, daß seine Härte bis zu einem
im allgemeinen weiten Bereich durch Wärmebehandlung gemäß der Erfindung verringert
wird.