DE3317242A1

DE3317242A1 - Anordnung zur uebertragung einer kraft und verwendung derselben

Info

Publication number: DE3317242A1
Application number: DE19833317242
Authority: DE
Inventors: Erwin 8640 Rapperswil Isler
Original assignee: H Weidmann AG
Current assignee: H Weidmann AG
Priority date: 1982-05-14
Filing date: 1983-05-11
Publication date: 1983-11-17
Anticipated expiration: 2003-05-12
Also published as: JPH0341691B2; DE3317242C2; JPS5931335A; CH664803A5; JPH029204B2; JPS58203206A; ZA833469B; US4538940A

Description

Anordnung zur Uebertragung einer Kraft und Verwendung derselben

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Uebertragung der an einem ersten Element angreifenden Kraft auf ein zweites Element gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1, sowie eine Verwendung der Anordnung gemäss dem Gattungsbegriff des unabhängigen Patentanspruchs

Zur Befestigung von Ausbruchsflächen in Hohlraumbauten und von freigelegten Böschungen ist es bekannt, Zuganker in Bohrlöchern zu verankern. Solche Zuganker bestehen meistens aus einzelnen Ankerstäben, die am Ende des Bohrlochs fixiert und auf einer Ankerplatte an der Aussenseite des Bohrlochs mit einer Schraubenmutter gezogen werden. Man spricht von einem Schlaffanker, wenn keine oder nur eine geringe Spannung im Anker erzeugt ist,und von einem vorgespannten Anker, wenn der Ankerstab mit einer erheblichen Zugkraft vorgespannt ist.

Für Zuganker wurde in neuester Zeit versucht, die Stahlstäbe durch Kunststoffstäbe oder Rohre aus vergossenen parallelisierten Glasfasern o.dgl. zu ersetzen, weil diese ebenso wie die oben beschriebenen Schlaffanker keiner Korrosionsgefahr ausgesetzt sind. Der Anwendungsbereich wurde jedoch auf Schlaffanker begrenzt, weil das Gewinde, das überdies keine grossen Kräfte zu übertragen vermochte, den Ankerstab schwächte. Es wurden deshalb Versuche unternommen, das Gewinde in einer für die verlangten Kräfte von bis 15 Tonnen Zugkraft geeigneten Form auf eine den Ankerstab umfassende Hülse anzubringen. Es ergaben sich jedoch Schwierigkeiten, um die Kräfte vom Ankerstab auf die Hülse zu übertragen. Dasselbe Problem stellt sich beispielsweise auch bei Abspannungen für Hochantennen zur Verbindung der Verankerungen mit den Seilen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, das Problem der Kraftübertragung von einem ersten Element auf ein zweites Element zu lösen, wenn die beiden Elemente mit einer Fläche aufeinanderliegen und durch eine Kraft mit einer Komponente, die senkrecht auf diesen Flächen steht, zusammengepresst werden.

Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 erreicht. Eine

Verwendung der Anordnung ist im Patentanspruch 6 gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung, in der auch ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht der beiden Elemente zur Erläuterung des Prinzips,

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Ankerelementes mit Gewindehülse unter Verwendung der Verzahnung gemäss Fig. 1,

Fig. 3 eine Ausschnittvergrösserung der Stelle III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Ausschnittvergrösserung der Stelle IV in Fig. 2.

In Fig. 1 sind die beiden Elemente 1 und 2 mit ihren im Schnitt ersichtlichen Flächen 3 und 4 aufeinandergelegt und sie werden gemäss den Pfeilen P senkrecht zu diesen Flächen 3, 4 zusammengepresst. Wenn auf das erste Element 1 eine Zugkraft KI nach rechts in der Zeichnung und/oder auf das zweite

• β α

Element 2 eine Zugkraft K2 nach links in der Zeichnung einwirken, gibt dies eine gleiche Anordnung wie bei der Uebergangsstelle von einem Verankerungselement auf die Hülse, gemäss den genannten Problemen.

Die Idee, die den unterschiedlich langen Flanken 6 bei konstanter Grathöhe 5 zugrunde liegt, ist die, die Kraftübertragung pro Zahnlängeneinheit konstant zu halten. Aus diesem Grunde wurde die Dehnung des Materials bei zunehmender Kraft von links nach rechts eingeführt und die Längen der Flanken im Vergleich zur angenommenen ursprünglichen und unbelasteten Länge eines nicht dargestellten Vergleichsstabes V entsprechend der Zugkraft von einer Krafteinheit, z.B. 1 T ganz links stufenweise bis zu zehn Krafteinheiten, z.B. 10 T ganz rechts, gedehnt, Infolge der konstanten Flächenpressung auf den Flanken 6 nimmt die Kraft K1 mit jeder Stufe gleichmässig ab und das zweite Element 2, auf das rechts in der Zeichnung keine Kraft einwirkt, zieht am Ende links in der Zeichnung mit der gesamten Kraft K1 an einer fiktiven Befestigung, so dass umgekehrt die Kraft K2 an dieser fiktiven Befestigung effektiv die Kraft K1 ist. Mit punktierten Linien ist der Kraftverlauf im ersten Element 1 dargestellt.

Gemäss dem im einzelnen dargestellten Ausführungsbeispiel in Fig. 2-4 ist diese Erkenntnis auf einen Verankerungsstab 10 übertragen. An seinem Ende ist dieser Verankerungsstab 10, bei-

spielsweise aus faserverstärktem Kunststoff, mit einer Zahnung wie das erste Element 1 in Fig. 1 versehen. Die langen Flanken 6 und die kurzen Flanken 7 sind umlaufende Flächen, Der derart vorbereitete Zugankerstab 10 wird in einer Spritzgussform mit einer Gewindehülse 20 versehen. Diese Gewindehülse nimmt selbstverständlich im gezahnten Bereich des Zugankerstabes 10 eine dazu komplementäre Form an und zeigt eine Schnittansicht gemäss dem zweiten Element 2 in Fig. 1. Auf dem Aussenumfang wurde der Gewindehülse 20 ein Gewinde 21 angeformt.

Die gezahnte Partie ist in Fig. 3 in einer Ausschnittsvergrösserung des Ausschnitts III deutlich dargestellt. Der NeigungswinkeloC der längeren Flanke 11 (entsprechend Flanke 6 in Fig. 1) ist eine Funktion des Abstandes X zwischen dem Stabende 22 und der jeweils betrachteten Stelle, also ist bei einer beispielsweisen Annahme:

= f(X) und ergibt bei 26 Zähnen:

525-X

^ 148 ^J
= e

Aus diesem Winkeioc ergibt sich die axiale Länge t einer Flanke 11 zwischen zwei benachbarten steilen Flanken 12 zu

ti« ^Co·^{4 +} tF-95

Die Form des Aussengewindes 21, das ein Sägengewinde ist, ist in der Ausschnittsvergrösserung Fig. 4 des Ausschnitts IV in Fig. 2 dargestellt. Der Neigungswinkel der steilen Zahnflanke 23 gegenüber der Vertikalen beträgt (b = 5° und der flachen Zahnflanke 24 γ = 40° bei einem Abstand zwischen den steilen Zahnflanken 23 von 3,5 mm und einer Zahnhöhe von 1,84 mm. Durch die dargestellte Kombination der Zahnung zwischen Verankerungsstab 10 und Gewindehülse 20 einerseits und einem Sägengewinde, das bekanntlich für grosse Kräfte aus gleicher Richtung ausgelegt ist, anderseits, wird die Zugkraft aus dem Zugstab 10 abschnittweise auf eine Mutter auf der Gewindehülse 20 übertragen, wodurch die Mutter auf ihrer gesamten Länge beansprucht wird.

Mit der vorgeschlagenen Anordnung werden dementsprechend die Kraftlinien in diskreten Bündeln über die langen Flanken 11 der Zahnung auf die Gewindehülse 20 geführt und praktisch gleichmässig über das Sägengewinde 21 auf eine Mutter übertragen.

Als einziges Anwendungsbeispiel für die Zahnung zwischen den zwei Elementen 1, 2 wurde hier die Verbindung eines Verankerungsstabes und einer Gewindehülse beschrieben. Selbstverständlich sind andere Verwendungen denkbar, wie beispielsweise bei Abspannvorrichtungen, bei denen ein Seil oder dgl.

-10-an einem in den Boden eingerammten oder eingegossenen Stab zu befestigen ist. Eine weitere Anwendung wäre zur Zugentlastung bei Kabeln aller Art, einschliesslich Lichtleiter denkbar.

Claims

Patentanwälte *: *: Dr. Loesenbeck(i980).:. .·. *^:..^:...^: ' ^:..^:\.^: 3317242

Dipl.-Ing. Stracke •

Dipl.-Ing. Loesenbeck ~ ^A/~

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Jötlenbecker Str. 164,4800 Bietefeld 1

23. April 1982 Wi/rü

H. Weidmann AG 8640 Rapperswil

Patentans p.r ü c h e

Anordnung zur Uebertragung der an einem ersten Element (I)- angreifenden und parallel zu einer Fläche (3) desselben wirkenden Kraft (Kl) auf ein mit einer Fläche (4) formschlüssig auf dem genannten ersten Element (1) aufliegendes zweites Element (2), das mit einer wenigstens angenähert senkrecht auf die Flächen (3,4) gerichteten Kraft CP) gegen das erste Element (1) gepresst ist, gekennzeichnet durch eine Anzahl parallele, sägezahnförmige und formschlüssig ineinandergreifende Erhebungen (5,6,7) auf beiden Flächen (3,4), an welchen Erhebungen die Kraft auf die Flanken (6) mit dem kleineren Neigungswinkel einwirkt und welche Erhebungen (5,6,7) eine gleichbleibende Höhe des Grates über der Horizontalen haben.
2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für Einwirkung einer Zugkraft (Kl) auf das erste Element (1) bei festgehaltenem zweiten Element (2) die

genannten Flanken (6) mit dem kleineren Neigungswinkel in Richtung des Kraftvektors zunehmend breiter ausgebildet sind.
3. Anordnung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunahme der Breite der Flanken (6) gleich der Dehnung des ersten Elements (1) unter der sich durch Uebertragung von Teilen der Kraft auf das zweite Element verringernden Zugkraft (K1) ist.
4. Anordnung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für Einwirkung einer Druckkraft (KD auf das erste Element (1) bei festgehaltenem zweitem Element (2) die Flanken (6) mit kleinerem Neigungswinkel in Richtung des Kraftvektors zunehmend schmaler ausgebildet sind.
5. Anordnung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnahme der Flanken (6) des ersten Elementes (1) gleich der Verkürzung des ersten Elementes unter Einwirkung der Kraft bei stufenweiser Abgabe von Kraftanteilen auf das zweite Element ist.
6. Verwendung der Anordnung nach Patentanspruch 1 zur Uebertragung der Zugkraft von einem vorgespannten Verankerungselement auf eine dieses umfassende Hülse (20) , mit der ein Zugelement einstückig verbunden ist, dadurch gekenn-

zeichnet, dass die Grate (5) der Erhebungen auf parallelen, senkrecht auf der Achse des Verankerungselementes stehenden Ebenen angeordnet sind.
7. Verwendung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzen Flanken (7) der gezahnten Gebiete auf senkrecht zur Achse des Verankerungselementes stehenden Ebenen liegen.
8. Verwendung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel 0>C) der Flanken (6) vom Ende des Verankerungselementes (10) ausgehend zunehmend spitzer wird.