DE3145923C2 - Bracing device for the tension member of an anchor, in particular a rock anchor - Google Patents
Bracing device for the tension member of an anchor, in particular a rock anchorInfo
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Abstract
Im Bergbau werden z.B. für den Ausbau von Strecken die Gebirgsdrücke nur temporär gehalten, wobei sich das Gebirge ständig weiter verformt. Diese Verformungen müssen einerseits zugelassen werden, damit sich ein neuer Gleichgewichtszustand einstellen kann, andererseits übersteigt das Maß der Verformungen die Dehnfähigkeit der Ankerstäbe aus Stahl. Nach der Erfindung ist das Verankerungselement (5) für einen mit Kraftübertragungsrippen versehenen Stahlstab (1) in mindestens einer radialen Richtung elastisch verformbar. Infolge der bei Überschreitung einer bestimmten Längszugkraft, bedingt durch die schrägen Flanken der Kraftübertragungsrippen (2) auftretenden Ringzugkraft, erfährt es eine Aufweitung. Dadurch geraten die Kraftübertragungsrippen (2) außer Eingriff mit den Ausnehmungen des Verankerungselements (5), das über die Kraftübertragungsrippen gleitend entlang des Stahlstabes um eine gewisse Strecke versetzt wird. Infolge der damit verbundenen Verringerung der Längskraft gelangen die Kraftübertragungsrippen an anderer Stelle wieder in Eingriff mit den Ausnehmungen des Verankerungselements. Bei einer Mehrzahl derartiger Anker entsteht, auf eine größere Gebirgsdruckfläche bezogen, dadurch ein gleichsam kontinuierliches Entlasten der Oberfläche unter dem Gebirgsdruck.In mining, for example, the mountain pressures are only held temporarily for the expansion of routes, whereby the mountain continues to deform. On the one hand, these deformations must be allowed so that a new state of equilibrium can be established, on the other hand, the extent of the deformations exceeds the elasticity of the steel anchor rods. According to the invention, the anchoring element (5) for a steel rod (1) provided with force transmission ribs can be elastically deformed in at least one radial direction. As a result of the ring tensile force that occurs when a certain longitudinal tensile force is exceeded, caused by the inclined flanks of the power transmission ribs (2), it expands. As a result, the power transmission ribs (2) disengage from the recesses of the anchoring element (5), which is slid along the steel rod by a certain distance via the power transmission ribs. As a result of the associated reduction in the longitudinal force, the force transmission ribs come into engagement again with the recesses of the anchoring element at another point. In the case of a plurality of such anchors, in relation to a larger rock pressure area, a quasi continuous relief of the surface under the rock pressure arises.
Description
(Kurznachrichten des Steinkohlenbergbau-Vereins Nr. 105, Dezember 1979, Seite 5). Am Kopf der Ankerstange sind Schernocken abgebracht, die bei Belastung des Ankers in Längsrichtung durch die Kunstharzmasse gezogen werden. Die für das Zerspanen des Scherbelages benötigte Kraft steht als Einstellast zur Verfügung, ist aber ebenfalls nicht exakt zu definieren.(Short messages from the coal mining association No. 105, December 1979, page 5). At the head of the Anchor rod, shear cams are attached to the Load on the anchor can be pulled in the longitudinal direction through the synthetic resin compound. The ones for machining The force required for the shear deposit is available as an adjustment load, but it is also not exact define.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bsi einer Verspannvoirichtung der eingangs angegebenen Art to eine Möglichkeit zu schaff sn, um die Ankerkraft exakter bestimmen und vor allem plastische Formänderungen an den die Verankerung bildenden Teilen zu vermeiden.The invention is based on the object bsi one Bracing device of the type specified at the beginning a way to create sn to make the anchor force more accurate determine and above all to avoid plastic changes in shape on the parts forming the anchorage.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöstAccording to the invention, this object is achieved by the features of the characterizing part of the claim 1 solved
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments of the invention emerge from the subclaims.
Der Vorteil der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Verspannvorrichtung, nachdem sie einmal wirksam geworden ist, in der Lage ist, Oberbeansprachungen durch elastische Verformung nacteugeben. Das geschieht in der Weise, daß die Verankerung beim Oberschreiten einer vorbestimmten Ankerzugkraft um einen gewissen Abstand entlang des Zuggliedes versetzt wird und dort durch die mit dem Versetzen verbundene Entlastung des Zuggliedes wieder eine stabile Lage einnimmt.The advantage of the invention is essentially that the clamping device, after once has become effective, is able to cope with overriding through elastic deformation. This is done in such a way that the anchoring at If a predetermined anchor tensile force is exceeded, offset by a certain distance along the tension member becomes and there again a stable position due to the relieving of the tension member associated with the relocation occupies.
Bei einem Stahlstab mit Rippen, die ein Teilgewinde bilden und einem als Mutter ausgebildeten Verankerungselement ist hierbei nur eine Aufweitung in Richtung der Gewinderippen erforderlich, damit das Gewinde der Mutter aus der Verzahnung mit dem Stahlstab gelöst wird. Dies erfolgt über die schrägen Flanken der Gewinderippen, auf die die entsprechenden Flächen des Innengewindes der Verankerungsmutter mit zunehmender radialer Kraftkomponente aufgleiten. Die Erfindung ist aber auch bei beliebig ausgebildeten Kraftübertragungsrippen realisierbar, sofern sie schräg zur Staboberfiäche verlaufende Ranken aufweisen und das Verankerungselement entsprechend ausgebildete Ausnehmungen aufweist.In the case of a steel bar with ribs that form a partial thread and an anchoring element designed as a nut In this case, only an expansion in the direction of the thread ribs is required so that the The thread of the nut is loosened from the toothing with the steel rod. This is done via the sloping Flanks of the thread ribs on which the corresponding surfaces of the internal thread of the anchoring nut slide up with increasing radial force component. However, the invention is also applicable to any configuration Power transmission ribs can be implemented as long as they have tendrils that run obliquely to the rod surface and the anchoring element has correspondingly designed recesses.
Da der Abstand der in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Kraftübertragungsrippen bei derartigen Stahlstäben im allgemeinen verhältnismäßig groß ist, wird ein -»5 Stahlstab, iiei dem dieser Entlasungsmechanismus ausgelöst wurde, vorübergehend völlig entlastet, bis er durch die Gebirgsverformung wieder Last erhält. Dabei kann es durchaus auch vorkommen, daß ein Verankerungselement für eine gewisse Zeit in aufgeweiteter Stellung verharrt, bis es durch ein erneutes Nachgeben des Gebirgig weiter entlang des Ankerstabes versetzt wird und bei anderen Kraftübertragungsrippen wieder einrastet Da bei einem dichten Raster an Ankern die Belastung der einzelnen Anker unregelmäßig erfolgen wird, werden die Entlastungsmechanismen zu verschiedenen Zeitpunkten wirksam. Auf eine größere Gebirgsdruckfläche gesehen, entsteht dadurch ein gleichsam kontinuierliches Entlasten der Oberfläche unter dem Gebirgsdruck.Since the distance between the force transmission ribs following one another in the longitudinal direction in such steel rods is generally relatively large, a - »5 Steel rod, in which this release mechanism was triggered, temporarily relieved of the load until it receives load again due to the deformation of the rock. It can also happen that an anchoring element Remains in the expanded position for a certain period of time until it gives way again of the mountainous area is moved further along the anchor rod and again with other power transmission ribs locks in place Since with a dense grid of anchors, the loading of the individual anchors occurs irregularly the relief mechanisms will take effect at different times. On a larger mountain pressure area seen, this creates a kind of continuous relief of the surface beneath the Mountain pressure.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing explained. It shows
F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Verankerung nach der Erfindung, dieF i g. 1 shows a longitudinal section through an anchorage according to the invention, the
F i g. 2a bis 2c in schematischer Darstellung verschiedene Phasen der Entlastu'. g der Verankerung und dieF i g. 2a to 2c are various in a schematic representation Phases of relief. g of anchoring and the
Fig.3 bis 7 verschiedene Ausführungsbeispiele für das VerankerungselementFig. 3 to 7 different embodiments for the anchoring element
In dem iii F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel jst ein Ankerzugglied in Form eines Stahlstabes t mit warmgewalzten,- schraubenlinienförmig verlaufenden Rippen 2, die aufeinander gegenüberliegenden Seiten des Stabes 1 liegen, in einem Bohrloch 3 im Gebirge 4 angeordnet und mittels einer Verankerungsmutter 5 gegen eine Ankerplatte 6 verankert, die gegen die Oberfläche des Gebirges 4 anliegtIn the iii F i g. 1 illustrated embodiment jst an anchor tension member in the form of a steel bar t with hot-rolled, - helically extending Ribs 2, which lie opposite sides of the rod 1, in a borehole 3 in the rock 4 arranged and anchored by means of an anchoring nut 5 against an anchor plate 6, which against the Surface of the mountain 4 is applied
In den Fi g. 2a bis 2c ist in drei verschiedenen Phasen die Funktion der erfii>dungsgemäßen Verankerung dargestellt Die Darstellung der F i g. 2a entspricht derjenigen nach Fig. 1. Die Verankerungsmutter 5, die an der Innenseite mit den Rippen 2 des Stählstabes 1 entsprechenden Ausnehmungen 7 versehen ist, befindet sich im Eingriff mit dem Stahlstäb 1 und bewirkt dessen Verankerung gegenüber der Ankerplatte 2. Infolge der dem Stahlstab 1 innewohnenden Längszugkraft entstehen im Bereich der schrägen Flanken 8 der Rippen radial nach außen gerichtete Kraftkomponenten, die in der Verankerungsmutter 5 eine Ringiwgkraft hervorrufen. In the Fi g. 2a to 2c is in three different phases the function of the anchoring according to the invention is shown. 2a corresponds that of Fig. 1. The anchoring nut 5, the on the inside with the ribs 2 of the steel rod 1 corresponding recesses 7 is provided, is in engagement with the steel rod 1 and causes it Anchoring opposite the anchor plate 2. As a result of the longitudinal tensile force inherent in the steel rod 1 in the area of the inclined flanks 8 of the ribs radially outwardly directed force components, which in the anchoring nut 5 cause a Ringiwgkraft.
Wenn diese Ringzugkraft infolge Vergrößerung der Längszugkraft im Stahlstab 1 größer wird, al; die Verankerungsmutter 5 aufgrund ihrer erfindungsgemäß vorgesehenen Elastizität aufnehmen kann, kann die Verankerungsmutter 5 sich in Richtung des Pfeiles 9 in F i g. 2b aufweiten, so daß die Rippen 2 außer Eingriff mit den Ausnehmungen 7 geraten und die zwischen den Ausnehmungen 7 liegenden Bereiche 10 des Verankerungskörpers auf die Oberflächen der Rippen 2 aufklettern. Dadurch kann der Stahlstab 1 nachgeben und um eine gewisse Strecke durch die Verankerungsmutter 5 hindurchgleiten. If this ring tensile force is greater as a result of an increase in the longitudinal tensile force in the steel rod 1, al; the Can accommodate anchoring nut 5 due to its elasticity provided according to the invention, the can Anchoring nut 5 extends in the direction of arrow 9 in F i g. Expand 2b so that the ribs 2 are disengaged with the recesses 7 and the areas 10 of the anchoring body lying between the recesses 7 climb onto the surfaces of the ribs 2. This allows the steel rod 1 to yield and slide a certain distance through the anchoring nut 5.
In Abhängigkeit von der Größe der Längszugkraft im Stahlstab 1 und auch in Abhängigkeit vom Abstand der Rippen 2 bzw. der Ausnehmungen 7 rastet die Verankerungsmutter 5 infolge ihrer Elastizität aa einer anderen Stelle des Stahlstabes 1 wieder ein, so daß nach dem Versatz des Stahlstabes 1 wiederum eine stabile Verankerung vorhanden ist (F i g. 2c).Depending on the size of the longitudinal tensile force in the steel rod 1 and also depending on the distance of the Ribs 2 or the recesses 7, the anchoring nut 5 engages due to its elasticity aa another point of the steel rod 1 again, so that after the offset of the steel rod 1 again a stable Anchoring is present (Fig. 2c).
In den Fig.3 bis 7 sind einige Möglichkeiten für die Ausbildung der Verankerungsmutter dargestellt, um ihr die für eine radiale Aufweitung erforderliche elastizität bzw. Rückstellkraft zu verleihen.In the Fig.3 to 7 are some possibilities for Formation of the anchoring nut shown to give her the elasticity required for radial expansion or to give restoring force.
Die Mutter 5a in Fig.3 ist einstückig ausgebildet. Ausgehend von dem zentralen Hohlraum 10, in dessen Innenwand sich Gewindegänge befinden, die mit den Rippen 2 eines Stahlstabes korrespondieren, sind an einander gegenüberliegenden Seiten diesen erweiternde axiale Bohrungeü 11 vorgesehen. Dadurch wird der für die Aufnahme der Ringzugkraft erforderliche Querschnitt der Mutter an diesen Stellen geschwächt und zugleich die Achse des Querschnitts nach außen gelenkt. Hierdurch werden an einander gegenüberliegenden Stellen weiche, gelenkartig wirkende Stellen geschaffen, so daß die Mutter 5a sich in zur Verbindungslinie dieser Stellen senkrechter Richtung elastisch verformen kann, wenn ihre Gewindegänge auf die schrägen Flanken der gestrichelt angedeuteten Gewinderippen 2 aufklettern.The nut 5a in Figure 3 is formed in one piece. Starting from the central cavity 10, in the inner wall of which there are threads that with the Corresponding ribs 2 of a steel rod are these widening on opposite sides axial Bohrungeü 11 provided. This will make the the cross-section of the nut required to absorb the ring tensile force is weakened at these points and at the same time the axis of the cross-section is directed outwards. This will be on opposite sides Make soft, joint-like acting places created so that the nut 5a in to The connecting line of these points in the vertical direction can elastically deform if their threads are on climb up the inclined flanks of the threaded ribs 2 indicated by dashed lines.
Die in F i g. 4 dargestellte Mutter 5b besteht aus zwei Teilen 12 und 13. Beide Teile berühren sich in einer radialen Fuge 14. In den mit einem Sechskant versehenen unteren Uereichen der beiden Teile 12 und 13 der Mutter 5b sind zylindrische Ansätze 15 und 16 angeordnet, die von einer geschlitzten Hülse 17 aus hochfestem Stahl umschlossen sind. Die Aufweitung derThe in F i g. 4 illustrated nut 5b consists of two parts 12 and 13. Both parts touch each other in a radial joint 14. In the hexagonal lower areas of the two parts 12 and 13 of the nut 5b , cylindrical lugs 15 and 16 are arranged, which are supported by a slotted sleeve 17 made of high-strength steel are enclosed. The expansion of the
Mutter 5b erfolgt entlang der Fuge 14 durch Aufbiegen der Hülse 17. Nut 5b takes place along the joint 14 by bending the sleeve 17 open.
Auch die in F i g. 5 dargestellte Mutter 5c besteht aus zwei Teilen 18 und 19, die sich in einer radialen Fuge 14 berühren. An einander gegenüberliegenden Seiten der Mutter sind in Vertiefungen 20 schwalbenschwanzartige Vorsprünge 21 angeordnet, hinter die jeweils eine Klammer 22 greift Die Aufweitung dieser Mutter 5c erfolgt also durch elastisches Auseinanderbiegen der Klammern 22.The in FIG. The nut 5c shown in FIG. 5 consists of two parts 18 and 19 which are located in a radial joint 14 touch. On opposite sides of the nut 20 are dovetail-like in depressions Arranged projections 21, behind each of which a clamp 22 engages The widening of this nut 5c thus takes place by elastically bending the clamps 22 apart.
In ähnlicher Weise ist die Mutter 5dausgebildet, die in Fig.6 in Draufsicht und Seitenansicht dargestellt ist. Auch diese Mutter besteht aus zwei Teilen 23 und 24. Jeweils von der Oberseite und der Unterseite der Mutter her sind Ausnehmungen 25 vorgesehen mit Bohrungen, in die haarnadelartige Klammern 26 eingesetzt sind.The nut 5d , which is shown in FIG. 6 in a top view and a side view, is designed in a similar manner. This nut also consists of two parts 23 and 24. Recesses 25 with bores into which hairpin-like clips 26 are inserted are provided from the top and bottom of the nut.
dargestellt, bei einer Mutter Se an den Längsseiten durchgehende Ausnehmungen 27 mit Vorsprüngen 28 vorzusehen, um die als geschlossene Ringe ausgebildete Federbänder 29 herumgelegt sind.shown to provide continuous recesses 27 with projections 28 on the longitudinal sides of a nut Se , around which spring strips 29 designed as closed rings are wrapped.
s Unabhängig von den dargestellten Ausführungsformen gibt es noch weitere Möglichkeiten für die Ausgestaltung eines derartigen elastisch verformbaren Verankerungselements. Auch ist die Erfindung nicht an einen Stahlstab gebunden, der mit Gewinderippen ders Regardless of the illustrated embodiments, there are still other options for Design of such an elastically deformable anchoring element. Also the invention is not on a steel rod tied to the threaded ribs of the
to beschriebenen und dargestellten Art versehen ist. Es können vielmehr auch Stahlstäbe Verwendung Finden, die mit beliebig ausgebildeten Kraftübertragungsrippen ausgestattet sind, sofern diese mit schrägen Flanken versehen sind und die Ausnehmungen der Veranketo described and illustrated type is provided. Rather, steel bars can also be used, which are equipped with arbitrarily designed power transmission ribs, provided they have sloping flanks are provided and the recesses of the anchor rungselemente entsprechende Schrägflächen aufweisen, damit die eine Aufweitung des Verankerungselements bewirkende horizontale Kraftkomponente wirksam werden kann.elements have corresponding inclined surfaces, so that the horizontal force component causing an expansion of the anchoring element is effective can be.
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