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Befestigungs- und Verbindungselement
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Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Befestigungs- und Verbindungselement
in Form und Wirkung eines Dübels zur Sicherung der vorgesehenen Lage eines Bauteiles
oder dergleichen mit Hilfe eines Bohrloches in einer Wandung.
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Es sind seit langem die verschiedensten Dübelarten bekannt, die als
Befestigungs- und Verbindungselemente dienen, welche überwiegend als Spreizdübel
ausgebildet sind und die verschiedensten Formen aufweisen. Einer der bekanntesten
Dübel dieser Art ist mit freistehenden Sperrzungen ausgerüstet, die mit Hilfe einer
Schraube zur Spreizung im Bohrloch gebracht werden, wobei die Zungen gegen die Bohrwandung
pressen.
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Mit derartigen Spreizdübeln sind Montagen in den verschiedensten Baustoffen
sowohl mit geringer Druckfestigkeit wie zum Beispiel Leichtbauplatten oder Gasbeton,
als auch in harten Vollbaustoffen wie zum Beispiel Beton durchführbar. Ein Nachteil
dieser bekannten Dübel besteht darin, daß durch die systembedingte Spreizung der
Zungen nur die äußeren Zungenelemente in die Wandung eingreifen, während der Eingriff
zu den Seiten einer jeden Zunge abnimmt. Damit erfolgt kein kreisrundes Eingreifen
der Verankerung in die Bohrwandung, sondern lediglich ein Eingreifen in einzelnen
relativ schmalen Bektorbereichen, bezogen auf den Querschnitt der Bohrung. Hieraus
wird leicht ersichtlich, daß die zulässige Zugbelastbarkeit derartiger Spreizdübel
relativ gering begrenzt ist. Dieser Mangel liegt allen Dübeln zugrunde, die nach
den verschiedensten Spreizsystemen aufgebaut sind.
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Den bekannten Dübeln'haftet ein weiterer Nachteil an, welcher nämlich
darin besteht, daß ihre Anpressung mit zunehmender Zugbelastung abnimmt, anstatt
sich zu erhöhen oder mindestens gleich zu bleiben.
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Ein weiterer Nachteil besteht noch darin, daß die verschiedensten
Spreizdübel in ihrer gesamten Ausführungsform den spezifischen
Besonderheiten
angepasst sein müssen. Dies beginnt beispiels--: weise mit ihrem Durchmesser, der
einer vorzunehmenden Bohrung in einem relativ engen Bereich angepasst sein muß.
Ublicherweise wird einem bestimmten Durchmesser auch eine bestimmte Länge des Dübels
zugeordnet, obwohl bereits hier die Bedürfnisse unterschiedlicher Art sein können,
beispielsweise daß für eine bestimmte Querschnittsgröße auch unterschiedliche Längen
benötigt werden. Bereits schon bei Betrachtung dieser einen Komponente, nämlich
der Querschnittsgröße, wird deutlich, daß bei Verwendung der bekannten Spreizdübel
eine große Lagerhaltung erforderlich ist.
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Betrachtet man noch weitere Komponenten, wie beispielsweise die Materialien,
in denen die Bohrungen vorzunehmen sind, so ergibt sich hier eine fast unübersehbare
Vielzahl von Dübelarten, die insgesamt nach dem Spreizsystem aufgebaut sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgeführten
Nachteile zu beseitigen und ein Befestigungs-und Verbindungselement vorzuschlagen,
das im verankerten Zustand ein allseitiges Anliegen im Bohrloch, d.h. über den gesamten
Umfang bewirkt.
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Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verankerung
vorzuschlagen, welche mit zunehmender Zugbelastung eine zunehmende Anpressung des
Ankers gegen die Bohrlochwandung bewirkt.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht noch darin, ein Befestigungs-
und Verbindungselement vorzuschlagen, welches aus überwiegend handelsüblichen Elementen,
wie Bolzen, Schrauben, Stifte und dergleichen besteht, so daß insgesamt eine geringe
Lagerhaltung und damit niedrige Kosten verursacht werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei dem eingangs aufgeführten
Befestigungs- und Verbindungselement eine, einen
elliptischen Umfang
a-ufweisende Scheibe mit einer zentralen Bohrung versehen istr durch die ein Bolzen
geführt ist, an dessen dem Bohrgrund des Bohrloches -zugekehrten Ende ein Anschlag
befestigt ist.
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Nach der Erfindung ist der Bolzen als Schraubenbolzen ausgebildet,
der vorzugsweise an beiden Enden ein Gewinde aufweist und wobei der Anschlag als
Mutter ausgebildet ist. Hierbei handelt es sich. um konventionelle und handelsübliche
Bauelemente.
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Die zentrale Bohrung der elliptisehen Scheibe kann rund sein, wobei
der Durchmesser so groß ist1 daß eine schräge Einführung der Scheibe entlang des
Bolzens gewährleistet ist oder die zentrale Bohrung ,der Scheibe ist als Langloch
oder als Ellipse ausgebildet, wobei die verschiedenen elliptischen Achsen die gleiche
Richtung aufweisen, wie die entsprechenden elliptischen Achsen des Scheibenumfanges.
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Anstelle des Bolzens wird gemäß der Erfindung auch eine Schraube verwendet,
deren Kopf dem Bohrgrund der Bohrung zugekehrt ist, so daß dieser als Anschlag für
die Scheibe wirksam ist.
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Zur Ausrichtung und damit Verankerung der Scheibe mit der Bohrwandung
ist eine auf den Bolzen aufgeschobene Hülse vorhanden, welche durch Schlag- oder
Schraubwirkung auf die Scheibe eine ausrichtende Kraft ausübt, so daß in der Endstellung
der Scheibe ihr Radius rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig zur Achse des Bolzens
gerichtet ist. Mit Hilfe der auf den Bolzen aufgeschobenen Hülse lassen sich die
erforderlichen Kräfte auf die Scheibe übertragen, so daß die Vorrichtung nach der
Erfindung für praktisch alle Materialien der Bohrwandung wie beispielsweise auch
Hartbeton verwendet werden kann.
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Zur Erhöhung der spezifischen,auf die Bohrwandung einwirkenden Presskraft
der Scheibe ist der Umfangsbereich der Scheibe in seiner Achsialrichtung konisch
ausgebildet. Damit wird die wirkende Flächenbelastung vergrößert, so dz ein leichteres
Eindringen des entsprechenden Scheibenrandes in die Bohrwandung
ermöglicht
wird. Eine weitere Maßnahme zur Erhöhung der Ankerkraft der Scheibe besteht darin,
dnß der mittlere Radius der Scheibe auf ihrer oberen iind und - Oberfläche größer
ist als der mittlere Radius in Scheibenmitte, so dnn die Scheibe im Querschnitt
betrachtet einen nach innen gewölbten Außenrand aufweist. Da die Scheibe in Schra'gsteliun
in die Bohrung eingeführt wird, dringt; eine relativ scharfe Kante des Scheibenrandes
in die Bohrwnndllng ein, so daß auch hierdurch die spezifischen Kraft erhöht werden.
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Um die Einführung einerwSchei.be in ein Bohrloch auch gegen die Schwerkraft
zu ermöglichen, beispielsweise bei Anbringung einer Ankerbefestigung an einer Decke,
ist in Weiterbildung der Erfindung die Scheibe mit Hilfe eines Gummizugesoder'einer
Banderole an dem Anschlag befestigt, so daß die Scheibe über den Gummizug in das
Bohrloch in Schrägstellung gezogen wird.
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Der Radius der kleinen elliptischen Umfangsachse der Scheibe entspricht
etwa dem Durchmesser des Bohrloches, während die große elliptische Achse der Scheibe
größer ist als der Bohrlochdurchmesser.
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In Weiterbildung der Erfindung lassen s-ich auch mehrere Scheiben
im Bohrloch als Ankerscheiben anbringen, wobei zwischen den Scheiben entsprechende
Anschläge in Form von Hülsen bei der Montage nacheinander eingefahren werden müssen.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Hierbei zeigen: Figur 1 einen Querschnitt des Befestigungs- und Verbindungselementes
während der Montage in einem Bohrloch; Figur 2 einen Querschnitt durch die-Scheibenebene
im montierten Endzustand; Figur 3 einen Querschnitt durch eine besondere Ausführungsform
einer Scheibe;
Figur 4 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform
der Scheibe, Figur 5 eine Ausführungsform des Befestigungs- und Verbindungselementes
mit zwei Scheiben, dargestellt im montierten Endzustand, Figur 6 eine Ausführungsform
des Befestigungselementes mit einer Schloßschraube im noch nicht montierten Zustand
und Figur 7 die Ausführungsform nach Fig. 6 im montierten Zustand.
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Die Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Befestigungs-und Verbindungselement,
welches sich in einem Bohrloch vor der Endmontage bzw. Verankerung befindet.
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Der Bolzen 4 ist an seinem oberen und unteren Ende mit einem Gewinde
8 versehetl, wobei auf das untere Ende 8, welches dem Bohrgrund 5 zugekehrt ist,
eine Mutter 7 aufgeschraubt ist, die als Anschlag für die Scheibe 2 dient. Die Scheibe
2, die aus der Figur 2 ersichtlich ist, weist vor ihrem Montagezustand eine elliptische
Umfangsform auf, wobei der kleine Radius der Ellipse etwa in der Größe des Radius
des Bohrloches liegt, während der große Radius der Ellipse der scheibe größer ist
als der Radius des Bohrloches.
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Vor der Montage des Befestigungselementes nimmt die Scheibe 2 im Bohrloch,
bewirkt durch die große elliptische Achse der Scheibe, eine Schrägstellung ein.
Mit Hilfe der Hülse 10, die über den Bolzen gesteckt ist, wird e:ino Kraft auf die
Scheibe 2 ausgeübt, so daß der äußere Rand der elliptischen Scheibe an der Stelle
der großen Achse zuerst in die Wandung der Bohrung eingepreßt wird. Durch diese
Preßkraft auf die scheibe erfolgt eine geringfügige Verformung, so daß der kleine
Radius der elliptischen Scheibe größer wird und ebenfalls in die Wandung des Bohrloches
eindringt. Im Montageendzustand nimmt die Scheibe 2 eine horizontale Lage ein, so
daß ihre Radien rechtwinklig zur Achse des Bolzens 4 stehen. Die untere Fläche der
Scheibe liegt etwa auf der oberen Fläche des Anschlages
bzw. der
Mutter 7 und der gesamte Umfang der Scheibe ist in die Wandung eingedrungen. Nach
Erreichen dieses Zustandes kann die Hülse 10 wieder aus dem Bohrloch herausgezogen
werden oder sie verbleibt und wird mit Hilfe der oberen Mutter verschraubt.
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Die Figur 3 zeigt eine Ausführungsform einer Scheibe, deren Randbereich
im Querschnitt betrachtet konisch ausgebildet ist. Dadurch wird erreicht, daß die
spezifische Kraftwirkung zum Eindringen des Umfangs in die Bohrungswandung vergrößert
wird.
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Die Figur 4 zeigt eine andere Variante, welche die gleiche Aufgabe
hat. Hierbei i.st der mittlers obere und untere Radius größer als der Radius in
der Mitte der ,c,hei.be, im Querschnitt betrachtet, so daß sich an den oberen und
unteren F].ächen ein Spitzer Rand ergibt, der das Eindringen in die Bohrungswandung
bei der Schrägstellung wie sie in Figur 1 ersichtlich ist, erleichtert.
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Aus Figur 5 geht ein Ausführungsbeispiel hervor, bei dem zwei Scheiben
zur Verankerung in di e Bohrungswandung eingetri eben werden können.
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Wie eingangs ausgeführt wurde, weisen die bekannten Spreizdübel, bezogen
auf den Querschnitt durch ein Bohrloch senkrecht zur Dübelachse eine punkt- oder
sektorförmige Berührung mit dem Bohrloch atif. Demgegenüber erstreckt sich die Verankerungsflöche
der Scheibe nach der Erfindung um den gesamten Umfang derselben, da nach Beaufschlagung
der Scheibe mit einer entsprechend hohen Zugkraft diese sich zu einer kreisförmigen
Scheibe verformt, so daß sie über den gesamten äußeren Umfang im Bohrloch in die
umgebende Wand eingreift. Der Bolzen 4 hat nach Aufrichtung der Scheibe, die dann
im montierten Endzustand etwa in einem rechten Winkel zum Bolzen angeordnet ist,
ein ausreichendes Spiel in der Bohrung der Scheibe. Dieses Spiel ist von besonderem
Vorteil, da der Bolzen zur Befestigung irgendeines Eiementes nachjustiert werden
kann. Bei der Einbringung von Bohrungen im Beton besteht stets die Gefahr, daß die
Bohrungen geringfügig verlaufen, so daß bei der Anbringung eines Elementes mit mehreren
vorbereiteten Löchern ein Spiel der Bolzen von großem Vorteil ist, so daß oiese
in die vorbereiteten Löcher beispielsweise einer Anschraubplatte eingefiihrt werden
können, auch wenn die Bohrungen geringfügig
von dem vorgezeichneten
Ort abweichen.
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Werden reine Zugkräfte benötigt, so ist das Spiel des Ankers bzw.
des Bolzens ohne J3edeiit;ung. Sollen dagegen Querkräfte iibertragen werden so ist
es erforderlich, auf den Bolzen eine Welse aufzuschieben, wie dies auch bei Spreizdübeln
üblich ist. Illit dem Dübel der vorliegenden Erfindung können sowohl Zugkräfte als
auch Querkräfte übertragen werden1 wobei im letzteren Fall die Bohrung, welche der
schräg einzuführenden Scheibe angepaßt: ist, mit der genannten IIiilse ausgefüttert
wird.
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In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Scheibe
3 mit Hilfe eines Gummifadens einer Kunststoffbanderole oder einer Kunststoffecke
im Langloch mit dem Anschlag 7 des Bolzens 4 verbunden werden, so daß das Befestigungselement
nach der Erfindung auch für solche Zwecke verwendet werden kann, bei denen der Bolzen
gegen die Schwerkraft geführt werden muE,, beispielsweise bei Deckenunterzügen oder
dergleichen.
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Bei Schwerlastverankerungen ist es oftmals erforderlich in tiefen
Bohrungen sehr große Krlift:e einzuleiten. In solchen Fällen ist es nach der Erfindung
möglich mehrere Scheiben 2 übereinander vorzusehen. In Figur 5 sind zwei Scheiben
2 dargestellt zwischen, denen eine Abstandshülse 17 vorhanden it. Diese Scheiben
werden nacheinander eingeführt und im Bohrloch 6 mit der Walld,urlg 9 unter Zuhilfenahme
der Hülse 10 verankert.
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Bei weicheren Baustoffen kann es ebenfalls erforderlich sein, daß
die Bohrlochwandung än mehreren ellen die Zugkräfte übernehmen soll. Hierfür lassen
sich mehrere übereinander angeordnete Scheiben 2 zwischen denen sich jeweils mit
Langlöcher versehene Abstandshülsen befinden, verwenden. Bei dieser Ausführungsform
der Befestigungsmittel werden die
Scheiben 2 beim Anziehen des
Gewindes 8 gleichzeitig in die rechtwinklige Lage zur Bolzenachse gebracht.
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An Hand der Figuren 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt,,
bei dem anstelle des Bolzens 4 eine Schloßschraube verwendet wird, die oberhalb
des Kopfes einen Vierkantansatz 14 aufweist. Der Vierkantansatz ist passend zum
Langloch der Scheibe 2 ausgebildet, so daß die Schloßschraube 13 im montierten Zustand
gegen Mitdrehen gesichert ist.
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Weiter ist es vorteilhaft über der Scheibe 2 eine dünne Scheibe 15
zu pressen, die von der Hülse 10 beim Anziehen des Gewindes 8 bis zum Vierkantansatz
14 gedrückt wird.
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Hierdurch wird erreicht, daß die Schloßschraube mit der verankerten
Scheibe 2 befestigt: ist, so daß die Schloßschraube mit- ihrem Vierkantsatz 1/l
nicht aus dem Langloch rutschen kann, falls die Bohrung tiefes ist als der höhe
des Vierkantansatzes 14 entspricht'. Damit ist sichergestellt, daß die Schraube
beim tieferen Bohrloch nicht hineinfällt und sin Mitdrehen gehindert wird und trotzdem
bei aus dem Bohrloch wieder entfernter Hülse sich im Bohrlochbereich bewegen läßt.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird daher ein allseitiges Anliegen
der Scheibe, die als anker wirkt, erreicht. Selbst in solchen Fällen. in denen diese
Scheibe 2 nicht ihre endgültige horizontale Position erreicht hat, erfolgt eine
'Zunahme der Anpressung bei zunehmender Zugspannung. Hierin liegt ein entscheidender
Vorteil zu allen bisher bekannten Dübeln, da bei der vorliegenden Erfindung eine
Belastung des Ankers bis zur Fließgrenze des Materials möglich ist.
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Ein weiterer Vorteil besteht bei der Erfindung noch darin, daß nach
Querstellung der Scheibe im Bohrloch diese in ihrer Endposition unverriickbar ist.
Der Bolzen dagegen ist lose durch die Scheibenbohrung geführt, so daß es beispielsweise
bei einer
entsprechenden Tiefenbohrung abgesenkt werden kann, wenn
der untere Anschlag 7 als Mutter ausgebildet ist und durch Nocken auf der unteren
Scheibenfläche oder Ansätze der Mutter im Langloch der Scheibe gegen Mitdrehen gesichert
ist.
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Es reicht schon dns Anliegen son einer Kante ae-s unteren Ansatzes
7 an der noch etwas schräg zur Bolzenachse stehenden Scheibe, um eine Mitdrehen
zu verhindern.