DE2940514A1

DE2940514A1 - System zur verankerung von befestigungselementen an bzw. in fertigen bauwerken

Info

Publication number: DE2940514A1
Application number: DE19792940514
Authority: DE
Inventors: Velasco D Vicente Sanchez
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-10-06
Filing date: 1979-10-05
Publication date: 1980-04-17
Also published as: NL7907280A; ATA58983A; AR223499A1; CA1147585A; ES474022A1; ATA644779A; AT384470B; IT1206993B; JPS5551113A; MX152748A; GB2033039B; FR2438191A1; IT7950475A0; US4316689A; AT377338B; CH635889A5; FR2438191B1; JPH0310804B2; GB2033039A; DE2940514C2

Description

Paten tanwälte D i ρ!. - i ι? g. Curt Wallach Dipl.-Ing. Günther Koch 9 A 0 5 1 A Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 ■ Kaufingerstraße 8 ■ Telefon (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 5. Oktober 1979

Unser Zeichen: 16 /48 - K/Ap

Anmelder: D. Vicente Sanchez Velasco

Canillas 94, 4° A.
Madrid
Spanien

Bezeichnung: System zur Verankerung von

Befestigungselementen an bzw. in
fertigen Bauwerken

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Häufig ergibt sich das Problem, daß in bereits fertiggestellten Bauwerken nachträglich Gegenstände, welche erhebliche Lasten ausüben, an Stellen angebracht und befestigt werden müssen, wo geeignete Befestigungselemente nicht von vornherein vorgesehen wurden.

So müssen beispielsweise bei der Ausführung großer Industriewerksanlagen wegen der Komplexität der Anlagen und der langen Zeitdauer bis zur Fertigsgellung, der Bau der Betriebsgebäude und die Projektentwicklung in der Regel gleichzeitig durchgeführt werden. Würden die Bauarbeiten erst nach vollständigem Abschluß der Projektierung begonnen, so würden sich sehr hohe Finanzierungskosten ergeben, da die Ausrüstungen viel früher als notwendig beschafft werden müßten. Ferner könnten technologische Fortschritte nicht mehr ausgenutzt werden, da bei Abschluß der Projektierung vor dem Bau keine ausreichende Flexibilität für die Projektierung verbliebe.

Somit muß der Bau der Betriebsgebäude häufig ohne Informationen bzw. Festlegungen bezüglich bestimmter Installationen durchgeführt werden, und folglich mit unvollständiger Kenntnis hinsichtlich der Anbringung notwendiger Elemente für die Befestigung von Geräten, Rohrleitungen, elektrischen Leitungen, Apparaturen, usw.

Auch wenn bestimmte Elemente vorausschaubar sind, ist dies in vielen Fällen(insbesondere auch bei Modifikationen der Installationen oder Änderungen der Ausstattung usw.) nicht möglichj dies ist besonders kritisch im Fall schwerer Geräte und Apparaturen, oder falls die zu befestigenden Gegenstände große Lasten auf das Gebäude ausüben (etwa von Stößen, Schwingungen, Erdbebenbeschleunigungen usw.); zusammenfassend

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bleibt festzuhalten, daß beim Bau großer Industrieanlagen vielfach Fälle auftreten, in denen der fertige Bau nachträglich sehr schwere Lasten aufnehmen muß an Stellen, an denen nicht bereits bauseitig entsprechende Befestigungselemente vorgesehen werden konnten.

Heutzutage erfolgt die Befestigung schwerer Lasten an bzw. in fertigen Bauten üblicherweise mittels Dübeln, die in Bohrungen in bestimmten Bauwerksteilen eingeführt werden, und entweder durch Verklebung mittels bestimmter Klebstoffe (Dübel mit chemischer Befestigung) oder nach mechanischen Befestigungsmethoden befestigt werden, die auf einer einen Druck auf die Bohrloch-Wandung ausübenden Seitenausdehnung des Dübels (Ausdehnungsdübel) beruhen.

Eine nähere Betrachtung und die Erfahrung zeigen, daß keines dieser beiden Systeme eine völlige Sicherheit der Befestigung bietet:

Bei den chemisch befestigten Dübeln ist nicht feststellbar und überprüfbar, ob der Klebstoff die gesamte Oberfläche des Dübels bedeckt bzw. ob er vollständigen Flächenkontakt mit den Bohrlochwandungen hat, ferner ist keinerlei Inspektion möglich. Des weiteren können Mangel und Beeinträchtigungen in der Befestigung durch Alterung des Klebstoffs, chemische Einwirkung oder durch Fremdkörper im Bohrloch (Staub, Fett, Feuchtigkeit usw.) auftreten.

Bei Ausdehnungsdübeln können, da die Befestigung letztlich durch seitlichen Spreizdruck auf die Bohrwände geschieht, Langzeit-Verschiebungen auftreten, die möglicherweise die Haltekraft des Dübels beeinträchtigen oder ganz aufheben können. Dieser Effekt ist besonders bedeutsam im Fall dynamischer Lasten, wo die durch die Last hervorgerufenen Schwing-

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ungen derartige Verschiebungen erleichtern oder beschleunigen können. Außerdem ist dieser Befestigungstyp besonders anfällig bezüglich des Zustands der Bohrlochwandungen, indem Verschiebungen durch Vorhandensein von Staub, Fett usw. auftreten können.

Abschließend läßt sich sagen, daß die derzeit bekannten, nachträglich anbringbaren Befestigungssysteme keine ausreichende Sicherheit bieten, so daß beispielsweise Fehler in der Befestigung zu Brüchen an Rohrleitungen oder elektrischen Leitungen führen können; falls diese Anlagenteile mit der Sicherheit der Anlagen in Verbindung stehen (Kontrollsysteme, Feuerlöschsysteme usw.) oder bestimmte gefährliche oder entzündliche Flüssigkeiten führen (Säuren, Heizstoffe usw.) kann dies im Schadensfall die Zerstörung der Betriebsanlagen oder gar Verlust an Menschenleben zur Folge haben.

Es besteht daher ein Bedürfnis nach einer Befestigungsmethode zur insbesondere auch nachträglichen Befestigung von Lasten an bzw. in fertigen Bauwerken an Stellen, wo keine vorherigen Befestigungselemente vorgesehen waren, und die eine hohe Zuverlässigkeit der Befestigung auch schwerer und/oder Stoßoder Schwingungsbelastungen ausübender Lasten gewährleistet, bei einfacher Anbringungs- und Montagemöglichkeit. Die Schaffung einer derartigen Befestigungsmethode ist Aufgabe der Erfindung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein System zur Verankerung von Befestigungselementen an bzw. in fertigen Bauwerken mit den Merkmalen gemäß der Zusammenfassung (Ansprüche) geschaffen.

Im folgenden werden Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung anhand

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der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen

Fig. 1 in Schnittansicht eine einfache , in eine Wand eingebrachte Bohrung;

Fig. 2 ebenfalls in Schnittansicht dieselbe Bohrung mit einer Verbreiterung,

Fig. 3 einen Montagebolzen mit Steuerkopf 3, Gewinde 4, verjüngtem Teil 5 und Endgewinde 6 mit Steuerungselement 7»

Fig. 4 eine Verankerungshülse 8 mit Verankerungsschenkeln 9, Wülsten 10 wie beispielsweise Haken oder Klauen, und Gewindebolzen 11, das Ganze in Stellung vor einer Bohrung 1 mit Verbreiterung 2 gemäß Fig. 2,

Fig. 5 die auf dem Montagebolzen aus Fig. 3 angebrachte Verankerungshülse aus Fig. 4, während der Einführung in eine Bohrung gemäß Fig. 2, wobei die Verankerungsschenkel 9 des Montagebolzens 1 noch im verjüngten Abschnitt 5 angeklappt sind,

Fig. 6 die Phase mit der Verankerungshülse in der Stellung vor dem Ausklappen der Verankerungsschenkel 9 und der Einführung der Wülste in die Verbreiterung 2 durch den Spreizdruck des Gewindekeils 11,

Fig. 7 die Phase der Verankerung im Bohrloch,

Fig. 8 die Entnahme des Montagebolzens unter Anwendung des Steuerkopfes,

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Fig. 9 die Trennung des Montagebolzens von der Hülse nach deren Verankerung,

Fig. 10 das fertig montierte System mit einem durch seinen eigenen Gewindebolzen 13 befestigten Halteelement 12.

Von den verschiedenen möglichen Bedeutungen wird hier unter der Bezeichnung "Bohrung" ein schmales, mit einer Bohrmaschine oder einem ähnlichen Werkzeug eingebrachtes Loch verstanden, unter "Bohrung mit Verbreiterung" solche Bohrungen, die in bestimmten Tiefen Verbreiterungen aufweisen, deren Durchmesser größer als der des Bohrlochs ist. Diese Verbreiterungen können sich auf Teile oder auf den gesamten Umfang des Bohrlochs erstrecken, und sie können in einer oder in mehreren Tiefen vorgesehen sein.

Die Abmessungen der Bohrungen 1 und der Verbreiterungen 2 sind so gewählt, daß die zur Aufnahme der erforderlichen Haltekraft notwendige Festigkeit erreicht wird. Ferner müssen sie die erforderlichen Abmessungen und Formgebungen besitzen, um die Verankerungsschenkel 9 und die Wülste 10 aufnehmen zu können.

Nach Einbringung eines konventionellen Bohrlochs lassen sich die Verbreiterungen beispielsweise wie folgt herstellen:

durch einen mit Schnittblättern ausgestatteten Ausfahrbaren rotierenden Bohrkopf,

durch ein auf die Seitenwände des Bohrlochs einwirkendes Schlaghammersystem,

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durch Anwendung chemischer Effekte, durch eine in die Bohrung eingeführte, auf einer rotierenden Achse montierte Fräse.

Nach Ausführung der Bohrung mit Verbreiterungen erfolgt die Befestigung der Geräte oder Ausrüstungen mit dem erfindungsgemäßen Verankerungssystem, das grundsätzlich auf folgenden drei Elementen aufgebaut ist:

(a) Einem Teil 11 (Keilstück mit Innengewinde) von gleichem oder kleinerem Durchmesser wie das Bohrloch, um die Einführung in das Loch zu ermöglichen,

(b) einer Verankerungshülse 8 mit Verlängerungsfortsatz

in Form von Schenkeln, die radial ausklappbar angeordnet und mit Wülsten 10 zum Eingriff mit der Verbreiterung der Bohrung versehen sind. Die Innenausnehmung (lichte Weite) der Verankerungshülse 8 ist kleiner als der Querschnitt des Keilstücks mit Innengewinde, derart daß die Ankerhülse nicht über dieses hinweggleiten kann. Die Anzahl der Schenkel kann in Abhängigkeit vom Durchmesser der Verankerungshülse 8 variieren.

(c) Durch die Verankerungshülse wird eine herkömmlich-übliche Schraube 13 hindurchgeführt und in dem Stück mit Innengewinde festgeschraubt. Mittels dieser Schraube werden die Halteelemente 12 montiert.

Die Installation des gesamten Systems in der Bohrung mit Verbreiterungen erfolgt mittels eines Montagebolzens mit Steuerkopf (Fig. 3), welcher drei Teilabschnitte besitzt, nämlich zwei Gewindeabschnitte k und 6 sowie einen verjüngten Abschnitt zwischen diesen Gewindeabschnitten.

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Das Gewinde an dem dem Steuerkopf 3 gegenüberliegenden Ende dient zur Halterung des Keilstücks mit Innengewinde während der Montage. Der andere Gewindeabschnitt neben dem Steuerkopf dient zur Ausrichtung des Keilstücks mit Innengewinde, und zwar durch Schraubbewegung des sich auf die Verankerungshülse abstützenden Steuerkopfs, so daß sich das Keilstück mit Innengewinde ebenfalls auf die Verankerungshülse stützt (Fig. 6).

Die Verjüngung am Montagebolzen soll die Verankerungsschenkel aufnehmen, um das ganze System in das Bohrloch einführen zu können. Die Installation des Verankerungssystems erfolgt mit Hilfe des bereits beschriebenen Montagebolzens, und zwar in der nachfolgend beschriebenen Weise (vgl. Figuren 1 bis 10 der Zeichnung, in welchen die verschiedenen Montagephasen und -elemente beschrieben sind):

Zunächst wird die Verankerungshülse auf den Montagebolzen aufgesetzt, so daß die Verankerungsschenkel 9 mit den Klauen bzw. Haken über dem verjüngten Abschnitt 5 stehen; das Keilstück mit Innengewinde wird auf dem Endteil des Montagebolzens befestigt, die Schenkel werden radial nach innen verschoben, so daß das System in das Bohrloch 1 eingeführt werden kann.

Sobald die Verankerungsschenkel mit der Verbreiterung des Bohrlochs ausgerichtet sind, klappen sie nach außen, und zwar entweder durch ihre eigene Federungsrückstellkraft bzw. durch den Spreizdruck, den das Keilstück mit Innengewinde bei der Endbefestigung auf sie ausübt, wobei dadurch eine vollständige Ausspreizung und Befestigung der Wülste erfolgt. Das Keilstück mit Innengewinde 11 verbleibt dabei in seiner Lage dank des Drucks, den es selbst auf die Schenkel 9 der Verankerungshülse 8 ausübt.

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Sobald die Verankerungshülse und das Innengewindestück 11 sich in ihrer endgültigen Lage befinden, wird der Montagebolzen herausgeschraubt. Danach wird der Gewindebolzen I3 zur Befestigung weiterer Elemente angebracht. Auf diese V/eise wird die Schraube an dem Innengewindestück 11 gut befestigt; dieses kann von der Hülse nicht abgleiten aufgrund seines Aui3endurchmessers, der größer ist als der Innendurchmesser der Verankerungshülse, die ihrerseits durch die Schenkel selbst in der Bohrung festgehalten wird.

Die von der Schraube aufzunehmende Last wird in der folgenden Weise übertragen und aufgenommen: Die Schraube überträgt die Last an das Innengewindestück 11, welches seinerseits die Last an die Verankerungshülse überträgt, die sie schließlich über die Verankerungsschenkel an die Verbreiterung des Bohrlochs weitergibt. Von da aus wird die gesamte Last auf die ganze Umgebung des Bohrlochs verteilt. Die Lastübertragung verläuft somit insgesamt wie folgt: Gebrauchselement (befestigter Gegenstand) - Schraubbolzen - Gewindeteil - Verankerungshülse - Bohrloch mit Verbreiterung(en) - Bauwerksteil mit Bohrloch.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel kann selbstverständlich in mannigfachen Einzelheiten abgewandelt werden, insbesondere hinsichtlich Anzahl, Konfiguration und Anordnung der Verbreiterungen) des Bohrlochs und der mit diesem zusammenwirkenden Klappschenkel der Verankerungshülse.

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L e e r s e i t e

Claims

29A05H Patentansprüche

1. Verankerungssystem von Befestigungselementen im fertigen Bau,

dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Punkt des fertigen Bauteils, wo man Geräte, Leitungen oder Ausrüstungen anbringen oder befestigen will, konventionelle Bohrungen durchgeführt werden zum Zwecke der Verbreitung in verschiedenen Tiefen sowie in der notwendigen Größe und Weite, damit die für die Anbringung berechnete Festigkeit erlangt und somit die !Montage des Verankerungssystems ermöglicht wird.

2. Verankerungssystem von Befestigungselementen im fertigen Bau,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verbreiterung im Inneren der Bohrungen Aushöhlungen hervorrufen, welche die Gesamtheit oder einen Teil des Bohrungsdurchmessers beeinträchtigen können und ihrer Größe und Anordnung nach auf duerhafte Weise entlang der Bohrung die Wülste unterzubringen vermögen, welche - wie Haken oder Klauen - die Verankerungsschenkel der Verankerungshülse aufweisen.

3. Verankerungssystem von Befestigungselementen im fertigen Bau,

dadurch gekennzeichnet, daß sich das gesamte Verankerungssystem zusammensetzt aus einem Stück mit Innengewinde, einer Verankerungshülse sowie einer konventionellen Schraube, welche für gewöhnlich bei der Befestigung von Geräten und Leitungen benutzt werden. Die Befestigung wird mit Hilfe einer

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Schraube durchgeführt, die an dem Stück mit Innengewinde über eine Verankerungshülse angebracht wird. Die Verankerungshülse hält das Gewindestück aufgrund der Tatsache, daß die transversalen Abmessungen des Gewindestücks größer sind als der Hohlraum in der Verankerungshülse, und dieser wiederum im fertigen Bauteil mithilfe von Klauen und Haken verankert ist, welche in die Verbreiterungen der Bohrungen eingeführt wurden; somit wird eine solide Befestigung der Geräte oder Ausrüstungen durch das Zusammenspiel der drei erwähnten Teile erreicht.

4. Verankerungssystem von Befestigungselementen im fertigen Bau,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungshülse Verlängerungen aufweist, die wie Schenkel aussehen. Ihre Zahl und Größe werden von der berechneten Festigkeit bestimmt; sie sind radial ausklappbar und mit Wülsten in Form von Haken oder Klauen versehen. Sie werden in die entsprechenden Bohrungsverbreiterungen derart eingeführt, daß die radiale Verschiebung der Schenkel die Einführung ihrer, Klauen und Haken in jene Verbreiterungen verursacht, in denen die Verankerung stattfindet.

5. Verankerungssystem von Befestigungselementen im fertigen Bau,

dadurch gekennzeichnet, daß die Installation und Koppelung des gesamten Verankerungssystem im verbreiterten Bohrloch mit Hilfe eines Montagebolzens ausgeführt wird, der sich zusammensetzt aus einem Steuerkopf sowie aus zwei Gewinden, welche durch ein verdünntes Teil getrennt sind, so daß

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das Gewindeteil, das dem Steuerkopf entgegengesetzt liegt, dazu dient, das Teil mit dem Innengewinde provisorisch zu halten. Der andere Gewindeteil dient zur Ausrichtung eben dieses Teils mittels eines an ihm befestigten Steuerkopfes. Wird dieser aufgeschraubt, so stützt er sich auf die Verankerungshülse und der Montagebolzen wird bis zum Gewindeteil bewegt. Die Verdünnung hat die Aufgabe, die Schenkel der Verankerungshülse während der Montage abzuklappen, so daß sie mit ihren Wülsten entlang des Bohrloches bis zu ihrer endgültigen Lage eingeführt werden können. Sobald sich das Gewindeteil und die Verankerungshülse in ihrer Endposition befinden, wird der Montagebolzen durch Drehung des Steuerkopfes herausgeschraubt. Dann wird die Schraube, die zur Befestigung der Ausrüstung dient, auf das Gewindeteil aufgeschraubt.

6. Verankerungssystem von Befestigungselementen im fertigen Bau,

dadurch gekennze i chnet, daß die radiale Ausweitung der Schenkel der Verankerungshülse erreicht wird, entweder durch die eigene Federrückkraft der Deformierung, welche in den Schenkeln bei Einführung der Hülse in das Bohrloch entstand, oder durch die Einwirkung des Steuerteils mit Gewinde, welches beim Herausnehmen des Montagebolzens das Gewindestück und den äußersten Teil der Verdünnung dazu bringt, einen seitlichen Druck auf die Schenkel der Verankerungshülse auszuüben, indem es die Schenkel zwingt, ihre Wülste in die Verbreiterungen einzuführen, oder auch durch die aufeinanderfolgende Einwirkung beider Gründe. Somit wird durch die eigene Federrückkraft der Schenkel eine teilweise Einführung der Haken in die

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Verbreiterungen erreicht und die Einwirkung des Steuerelementes bewirkt die völlige Einführung.

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