DE3331097A1 - Dowel which can be prestressed - Google Patents
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Abstract
Description
Vorspannbarer Dübel Prestressable dowel
Die Erfindung betrifft einen unter axialer Vorspannung in einem Aufnahmematerial verankerbaren Dübel, bei dem, gegebenenfalls unter Zwischenlage eines zu befestigenden Bauteils, ein Widerlager gegen das Aufnahmematerial gespannt wird.The invention relates to an axially pretensioned device in a receiving material anchorable dowel, in which, if necessary with the interposition of a to be fastened Component, an abutment is clamped against the receiving material.
Dübel für höhere Beanspruchung werden meist nach der Verankerung im Aufnahmematerial in axialer Richtung vorgespannt. Dieses Vorspannen ist weitgehend unabhäncig davon, ob die Verankerung des Dübels im Aufnahmematerial durch einen Spreizvorgang, durch Kleben oder durch einen formschlüssigen Eingriff erfolgt. Das Vorspannen ist insbesondere dann von grosser Bedeutung, wenn starke dynamische Kräfte über die Anschlusskonstruktion auf die Dübel einwirken, oder wenn zur Aufnahme von Querkräften die zwischen dem Aufnahmematerial und der Anschlusskonstruktion auftretende Reibung mitgenutzt werden soll.Dowels for higher loads are mostly used after anchoring in the Recording material pretensioned in the axial direction. This biasing is extensive regardless of whether the anchor is anchored in the receiving material by a Spreading process takes place by gluing or by a form-fitting engagement. That Prestressing is particularly important when there are strong dynamic forces Act on the dowels via the adjacent construction, or if to accommodate Lateral forces that occur between the receiving material and the adjacent construction Friction should also be used.
Untersuchungen haben gezeigt, dass die nach dem Setzen des Dübels aufgebrachte Vorspannung innerhalb kurzer Zeit um einen wesentlichen Teil reduziert wird. Diese Reduktion der Vorspannung, die auf ein "Fliessen" bzw Relaxieren des Aufnahmematerials zurückzuführen ist, kann 30 bis 40 % der ursprünglich aufgebrachten Vorspannung betragen. Die Reduktion setzt unmittelbar nach dem Aufbringen der Vorspannung ein, beträgt nach etwa zwei Stunden ca 25 % und erreicht nach etwa sieben Tagen rund 33 %. In der Praxis bedeutet dies, dass die Dübel um rund 50 % über die vorgesehene Gebrauchslast hinaus vorgespannt werden müssen, um zu verhindern, dass die Vorspannung unter die empfohlene Gebrauchs last abfällt und damit die Befestigung nicht mehr sichergestellt ist. Das Vorspannen des Dübels auf das 1,5-fache der empfohlenen Gebrauchslast ist jedoch nur in Einzelfällen beherrschbar.Investigations have shown that after setting the anchor applied preload by one within a short time essential Part is reduced. This reduction in the bias, which is based on a "flow" or Relaxation of the recording material can be attributed to 30 to 40% of the original applied preload. The reduction continues immediately after application of the preload, is about 25% after about two hours and reaches after about seven days around 33%. In practice, this means that the dowels are removed by around 50% must be preloaded beyond the intended working load in order to prevent that the preload falls below the recommended working load and with it the fastening is no longer guaranteed. The pre-tensioning of the anchor to 1.5 times the recommended However, the working load can only be controlled in individual cases.
Eine weitere bisher praktizierte Methode zur Vermeidung dieser nachteiligen Erscheinung besteht darin, den Dübel nach dem Absinken der Vorspannung um einen bestimmten Wert nachzuspannen.Another method previously practiced to avoid this disadvantageous one Appearance consists in the dowel after the preload has decreased by one retighten a certain value.
Dieses Nachspannen ist sehr zeit- und kostenaufwendig und lässt sich relativ schlecht kontrollieren. Ausserdem ist die Zugänglichkeit der Befestigung nach ausgeführter Montage oft sehr eingeschränkt.This re-tensioning is very time-consuming and costly and can be control relatively poorly. In addition, the accessibility of the attachment often very limited after installation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dübel zu schaffen, bei dem eine sich auf die Verankerung schädlich auswirkende Reduktion der Vorspannung nicht auftritt.The invention is based on the object of creating a dowel, in which a reduction in prestressing has a detrimental effect on the anchorage does not occur.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen Widerlager und Aufnahmematerial bzw zu befestigendem Bauteil wenigstens ein Federelement angeordnet ist, dessen maximale Spannkraft den Betrag der zulässigen Gebrauchs last des Dübels übersteigt.According to the invention, the object is achieved in that between abutments and receiving material or component to be fastened, at least one spring element is arranged is, the maximum tension force of which is the amount of the permissible service load of the anchor exceeds.
Das erfindungsgemäss in die Kette der durch das Vorspannen beanspruchten Teile eingefügte Federelement gleicht Entspannungserscheinungen des Aufnahmematerials aus, so dass die aufgebrachte Vorspannung im wesentlichen erhalten bleibt. Für eine richtige Wirkung des Federelementes ist es wichtig, dass dessen maximale Spannkraft den Betrag der zulässigen Gebrauchslast des Dübels übersteigt. Ist dies nicht der Fall, dh ist die maximale Spannkraft des Federelementes kleiner als der Betrag der zulässigen Gebrauchslast des Dübels, so ist der Federweg des Federelementes aufgebraucht bevor die Vorspannung die zulässige Gebrauchslast des Dübels erreicht hat. In diesem Fall ergibt das Federelement bezüglich der Aufrechterhaltung der Vorspannung keinen Nutzen.According to the invention in the chain that is claimed by the pretensioning Partly inserted spring element resembles relaxation phenomena of the recording material off, so that the pre-tension applied is essentially retained. For one correct action of the spring element, it is important that its maximum Tension force exceeds the amount of the allowable working load of the anchor. Is this not the case, ie the maximum tension force of the spring element is smaller than the The amount of the permissible working load of the dowel is the spring deflection of the spring element used up before the pre-tensioning reaches the permitted working load of the anchor Has. In this case, the spring element results in terms of maintaining the Bias of no use.
Theoretisch genügt es, wenn die maximale Spannkraft des Federelementes den Betrag der zulässigen Gebrauchs last des Dübels geringfügig übersteigt. Für ein zuverlässiges Funktionieren ist es jedoch zweckmässig, dass die maximale Spannkraft des Federelementes das 1,2- bis 1,5-fache der zulässigen Gebrauchslast des Dübels beträgt. Da auch bei Verwendung eines Federelementes die aufgebrachte Vorspannung teilweise abgebaut werden kann, ist damit sichergestellt, dass die Vorspannung nicht unter die zulässige Gebrauchs last des Dübels absinkt.Theoretically it is sufficient if the maximum tension force of the spring element slightly exceeds the permissible service load of the anchor. For For reliable functioning, however, it is advisable that the maximum clamping force of the spring element 1.2 to 1.5 times the permissible working load of the anchor amounts to. Since the preload applied even when using a spring element can be partially reduced, this ensures that the preload does not drops below the permissible service load of the anchor.
Bei grosser Einspannlänge, dh beispielsweise wenn sich die Verankerung des Dübels tief im Aufnahmematerial befindet, kann das Mass der Ermüdung des Aufnahmematerials relativ gross sein. Um auch in diesem Fall eine zu starke Reduktion der Vorspannung zu vermeiden, ist es zweckmässig, wenn das Federelement einen grossen Federweg aufweist. Um dies zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, dass das Federelement aus mehreren axial hintereinander angeordneten Federn besteht. Durch das Hintereinanderanordnen der Federn kann eine relativ "weiche" Federkennlinie erreicht werden.In the case of a large clamping length, that is to say, for example, when the anchoring the anchor is located deep in the recording material, the degree of fatigue of the recording material be relatively large. In order to reduce the preload too much in this case too to avoid, it is useful if the spring element has a large spring deflection. To make this possible, it is advantageous that the spring element consists of several axially springs arranged one behind the other. By arranging the Springs a relatively "soft" spring characteristic can be achieved.
Da die Platzverhältnisse meist sehr beschränkt sind, ist vorzugsweise das Federelement als Tellerfedern ausgebildet. Tellerfedern ermöglichen eine kompakte Bauweise bei grossen Federkräften und für den vorliegenden Anwendungsfall ausreichenden Federweg. Durch entsprechendes Aufeinanderschichten von Tellerfedern lässt sich praktisch jede beliebige Federkennlinie erreichen. Bei einer allfälligen Ueberbelastung von Tellerfeadern werden diese flachgedrückt, jedoch nicht beschädigt.Since the space is usually very limited, it is preferable the spring element designed as disc springs. Disc springs enable a compact Construction with large spring forces and sufficient for the application at hand Suspension travel. By stacking disc springs accordingly, practically any spring characteristic reach. In the event of a Overloading of disc fibrils will flatten them, but not damage them.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildungsform besteht darin, dass das Federelement als Ringfedern ausgebildet ist. Ringfedern sind ebenfalls bekannte, im Handel erhältliche und daher sehr preiswerte Bauelemente. Die Bauweise von Ringfedernpaketen ist ebenfalls kompakt und somit für die vorliegende Anwendung geeignet.Another advantageous embodiment is that the The spring element is designed as ring springs. Ring springs are also well known, commercially available and therefore very inexpensive components. The construction of ring spring packages is also compact and therefore suitable for the present application.
Neben Teller- und Ringfedern können selbstverständlich auch andere Federelemente, wie beispielsweise schraubenlinienförmige Druckfedern, verwendet werden. Diese benötigen bei vergleichbaren Federkräften jedoch wesentlich mehr Raum. Bei Anwendungen, in denen dieser Raum zur Verfügung steht, können ohne weiteres solche Druckfedern verwendet werden.In addition to disc and ring springs, other springs can of course also be used Spring elements, such as helical compression springs, are used will. With comparable spring forces, however, these require considerably more space. For applications in which this space is available, you can easily such compression springs are used.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 einen erfindungsgemässen Dübel, vorgespannt, nach dem Setzen, Fig. 2 den Dübel gemäss Fig. 1 nach erfolgter, teilweiser Relaxation des Aufnahmematerials, Fig. 3 einen weiteren erfindungsgemässen Dübel mit Mitteln zur Erhaltung der Vorspannung.The invention is to be reproduced below with reference to the example Drawings are explained in more detail. The figures show: FIG. 1 a dowel according to the invention, prestressed, after setting, Fig. 2 the dowel according to Fig. 1 after it has been partially Relaxation of the recording material, FIG. 3 shows a further dowel according to the invention with means to maintain the prestress.
Aus den Figuren 1 und 2 ist ein erfindungsgemässer, durch einen Spreizvorgang verankerbarer Dübel ersichtlich. Dieser besteht aus einem insgesamt mit 1 bezeichneten Ankerbolzen, der an seinem rückwärtigen Ende einen als Widerlager dienenden Sechskantkopf la aufweist und in seinem vorderen Bereich mit einem Gewinde lb versehen ist. Der Ankerbolzen 1 ist von einer insgesamt mit 2 bezeichneten Dübelhülse umgeben. Die Dübelhülse 2 weist von ihrem vorderen Ende ausgehende, sich über einen Teil ihrer Länge erstreckende Längsschlitze 2a auf. Die Längsschlitze 2a erleichtern das durch Einziehen eines Spreizkörpers 3 mittels des Ankerbolzens 1 erfolgende radiale Aufweiten dem Dübelhülse 2. Zwischen dem rückwärtigen Ende der Dübelhülse 2 und dem Schraubenkopf la ist eine Unterlagscheibe 4 angeordnet.From Figures 1 and 2 is an inventive, by a spreading process anchorable dowel visible. This consists of a total of 1 designated Anchor bolt, which at its rear end has a hexagonal head serving as an abutment la and is provided in its front area with a thread lb. Of the Anchor bolt 1 is surrounded by a dowel sleeve designated as a whole by 2. the Dowel sleeve 2 has proceeding from its front end, extending over part of its Length extending longitudinal slots 2a. The longitudinal slots 2a facilitate that takes place by pulling in an expansion body 3 by means of the anchor bolt 1 radial expansion of the dowel sleeve 2. Between the rear end of the dowel sleeve 2 and the screw head la a washer 4 is arranged.
Der Dübel ist durch einen Spreizvorgang in einem Bohrloch 5a eines insgesamt mit 5 bezeichneten Aufnahmematerials veranl:ert.The dowel is one by an expanding process in a borehole 5a a total of 5 designated recording material.
Der Dübel dient zur Befestigung eines insgesamt mit 6 bezeichneten Bauteils auf dem Aufnahmematerial 5. Das Bauteil 6 weist zu diesem Zweck eine im wesentlichen dem Aussencurchmesser der Dübelhülse 2 entsprechende Durchgangsbohrung 6a auf. Zwischen dem als Widerlager dienenden Sechskantkopf la bzw der nterlaoscheibe 4 und dem Bauteil 6 ist ein Paket von mehreren Tellerfedern 7 angeordnet. Die Tellerfedern 7 sind je paarweise aufeinander geschichtet und diese Tellerfedernpaare wechselweise nach dem vorderen und dem rückwärtigen Ende des Dübels gerichtet.The dowel is used to attach a designated 6 overall Component on the recording material 5. For this purpose, the component 6 has an im essentially the outer diameter of the dowel sleeve 2 corresponding through hole 6a on. Between the hexagonal head la or the nterlao washer, which serves as an abutment 4 and the component 6, a package of several disc springs 7 is arranged. The disc springs 7 are stacked in pairs and these disc spring pairs alternate directed towards the front and rear ends of the dowel.
Fig. 1 zeigt den Dübel unmittelbar nach Beendigung des Setzvorganges, wobei die Tellerfedern 7 bis in den Bereich ihrer maximalen Spannkraft vorgespannt sind.Fig. 1 shows the anchor immediately after completion of the setting process, wherein the disc springs 7 are pre-tensioned up to the region of their maximum tensioning force are.
In Fig. 2 ist die Relaxation des Aufnahmematerials 5 etwas übertrieben dargestellt. Die Tellerfedern 7 sind um das Mass "s" entspannt. Dieses Mass "s" ist jedoch in der Praxis meist so gering, dass durch die Tellerfedern 7 die vorhandene Vorspannung weitgehend erhalten bleibt. Ein Nachspannen des Dübels ist somit nicht erforderlich. Das erfindungsgemässe Anordnen von Tellerfedern 7 hat weiterhin den Vorteil, dass auch unterschiedliche Längenänderungen infolge von Temperaturunterschieden weitgehend ausgeglichen werden und nicht zu einer wesentlichen Veränderung der Vorspannung führen. Ein weiterer Vorteil der Tellerfedern 7 besteht darin, dass bei schockartiger Lasteinwirkung auftretende Belastungsspitzen geglättet" werden und ein Lockern oder eine Beschädigung des Dübels vermieden wird.In Fig. 2, the relaxation of the recording material 5 is somewhat exaggerated shown. The disc springs 7 are relaxed by the amount "s". This measure "s" However, in practice it is usually so small that the disc springs 7 remove the existing Preload is largely retained. A retensioning of the anchor is therefore not necessary. The inventive arrangement of disc springs 7 also has the Advantage that also different changes in length due to temperature differences be largely compensated and not result in a significant change in the preload to lead. Another advantage of the disc springs 7 is that with shock-like Load peaks occurring load peaks are "smoothed" and a loosening or damage to the anchor is avoided.
In Fig. 3 ist eine durch eine aushärtbare Nasse verankerbare, insgesamt mit 11 bezeichnete Ankerstange ersichtlich. Die Ankerstange 11 weist an ihrem vorderen Ende eine Mischschneide 112 auf und ist über ihre gesamte Länge mit einem Gewinde llb versehen. Der vordere Bereich der Ankerstange 11 ist von einer Verbundmasse 12 umgeben. Auf das rückwärtige Ende der Ankerstange 11 ist eine Sechskantmutter 13 aufgeschraubt. Die Sechskantmutter 13 stützt sich auf einer Unterlagscheibe 14 ab. Das insgesamt mit 15 bezeichnete Aufnahmematerial ist mit einem Bohrloch 15a versehen. Das Bohrloch 15a ist im Durchmesser etwas grösser als der Aussendurchmesser der Ankerstange 11. Anschliessend an das Aufnahmematerial 15 ist ein insgesamt mit 16 bezeichnetes, zu befestigendes Bauteil angeordnet. Das Bauteil 16 weist eine Durchgangsbohrung 16a für die Ankerstange 11 auf.In Fig. 3 is anchored by a hardenable wet, overall anchor rod labeled 11 can be seen. The anchor rod 11 has at its front End of a mixed edge 112 on and is along its entire length provided with a thread llb. The front portion of the anchor rod 11 is of one Surrounding composite mass 12. On the rear end of the anchor rod 11 is a hexagon nut 13 screwed on. The hexagon nut 13 is supported on a washer 14 away. The recording material designated as a whole by 15 is provided with a borehole 15a Mistake. The bore hole 15a is slightly larger in diameter than the outside diameter the anchor rod 11. Subsequent to the receiving material 15 is a total of 16 designated, arranged to be fastened component. The component 16 has a Through hole 16a for the anchor rod 11.
Der vordere Bereich der Ankerstange 11 ist durch die Verbundmasse 12 im Aufnahmematerial 15 verankert. Der rückwärtige Bereich der Ankerstange 11 ist dagegen frei und kann vorgespannt werden. Zwischen der sich an der Sechskantmutter 13 abstützenden Unterlagscheibe 14 und einer weiteren, sich auf dem Bauteil 16 abstützenden Unterlagscheibe 17 sind Ringfedern 18, 19, 20 angeordnet. Die Ringfedern 18, 19, 20 dienen demselben Zweck wie die Tellerfedern 7 in den Figuren 1 und 2. Beim Setzvorgang, bzw nach dem Aushärten der Verbundmasse 12 werden die Ringfedern 18, 19, 20 durch Aufbringen eines Drehmomentes an der Sechskantmutter 13 vorgespannt. Ein Relaxieren des Aufnahmematerials 15 wird dabei durch teilweises Entspannen der Ringfedern 18, 19, 20 weitgehend ausgeglichen. Das zu befestigende Bauteil 16 wird somit stets gegen das Aufnahmematerial 15 gespannt. Durch die entstehende Reibung zwischen Aufnahmematerial 15 und Bauteil 16 können aufzunehmende Querbelastungen von der Ankerstange 11 ferngehalten werden.The front area of the anchor rod 11 is through the composite mass 12 anchored in the recording material 15. The rear area of the anchor rod 11 however, it is free and can be pre-stressed. Between the on the hexagon nut 13 supporting washer 14 and another, supported on the component 16 Washer 17 are annular springs 18, 19, 20 are arranged. The ring springs 18, 19, 20 serve the same purpose as the disc springs 7 in Figures 1 and 2. During the setting process, or after the composite material 12 has hardened, the annular springs 18, 19, 20 are through Applying a torque to the hexagon nut 13 is prestressed. Relaxing the recording material 15 is thereby partially relaxing the ring springs 18, 19, 20 largely balanced. The component 16 to be fastened is thus always stretched against the recording material 15. Due to the resulting friction between the recording material 15 and component 16 can keep transverse loads to be absorbed away from the anchor rod 11 will.
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