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Titel: Verpreßanker und Verfahren zu seinem Herstellen
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und Einbauen Die Erfindung betrifft einen Verpreßanker, dessen Zugglied
in seiner vollen Länge wieder ausgebaut werden kann und in der Verankerungsstrecke
in einem Mantelrohr angeordnet und in dort eingebettete Gewindeteile eingeschraubt
ist.
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Verpreßanker, die nur vorübergehend benötigt werden und beispielsweise
dazu dienen, die Spundwand einer Baugrubenumschließung im Boden zu verankern, mUssen
nach DurchfLihrung der Baumaßnahme wieder beseitigt werden, da sie Fremdkörper im
Boden sind und später zu errichtenden Bauten sehr hinderlich sein können. Beim Ausbuen
der nicht mehr benöttigten Anker bereitet es Schwierigkeiten, denjenigen Teil des
Ankers zu beseitigen, der im Bohrloch durch die Verpreßmasse fest mit dem umgebenden
Boden verbunden ist, sich also im Bereich der Verankerngsstrecke befindet. Um auch
diesen Teil des Ankers entfernten zu können, ist es bekannt, im Bereich der Verankerungsstrecke
eine Sprengladung mit einzubauen und die erhärtete Verpreßmasse bei unter Zug stehendem
Anker vor dem Ausbauen zu sprengen und hierdurch soweit zu zerstören, daß der Anker
in voller Länge herausgezogen werden kann (DE-AS 2 443 282).
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Ferner ist es bekannt, das Zugglied mindestens im Bereich der Verankerungsstrecke
aus mehreren, einzelnen Drähten herzustellen, die von Distanzkörpern gespreizt werden,
welche vor dem Ausbauen des ankers herausgezogen oder zerstört werden, so daß die
einzelnen Driite oder Stäbe sich aus dem Scherverbund mit dem Verpreßmörtel lösen
und in den Freiraum hineingleiten können, wenn beim Herausziehen ein Zug auf sie
ausgeübt wird (DE-OS 3 039 080).
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Alle diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß das Lösen des
Zuggliedes im Verankerungsbereich schwierig ist und nicht immer in der gewuxischten
Weise gelingt0 Um das Zugglied des Verpreßankers auf ganzer Länge leichter wieder
ausbauen zu können, geht ein älterer Vorschlag dahin, das Zugglied auch im Bereich
der Verankerungsstrecke in einem Mantelrohr anzuordnen und in dem Verpreßmörtel
mehrere, im Abstand hintereinander angeordnete Gewinderinge vorzusehen, deren Innengewinde
in das Mantelrohr hineinragt und in die das Zugglied eingeschraubt ist. Das Zugglied
kann dann nach Gebrauch aus diesem Gewindering wieder ausgeschraubt und in voller
Länge wiedergewonnen werden.
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Dieser ältere Vorschlag hat Jedoch den Nachteil, daß die Kratttlbertragung
vom Zugglied auf die Gewinderinge in nur verhältnismäßig wenigen Gewindegängen erfolgt,
wobei der vorderste Gewindering, d.h. jener Gewindering, der der offenen apannstrecke
am nächsten liegt, zuerst und am höchsten beansprucht wird. Hierbei besteht die
Gefahr, daß sich die Gewindegänge im Bereich dieses ersten Gewinderinges verformen
und später ein Ausschrauben des Zuggliedes unmöglich ist. Vor allem aber wird der
Verpreßmörtel beim Anspannen des Zuggliedes hinter diesem ersten Gewindering und
später auch hinter den weiteren Gewinderingen auf Zug beansprucht, so daß im Verpreßmörtel
Risse
entstehen, die die sichere Verankerung des Zuggliedes im Boden in Frage stellen.
Ferner müssen die Gewinderinge in jedem Falle im Boden zurückbleiben, was unerwünscht
ist, da sie der erforderlichen Festigkeit wegen aus metall bestehen müssen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen
Verpreßanker so auszubilden, daß von ihm hohe Verankerungskräfte sicher in den Boden
eingeleitet werden können, und daß sein Zugglied in voller Länge leicht und zuverlässig
wieder ausgebaut werden kann.
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Die Erfindung erstreckt sich ferner auf ein Verfahren zum wirtschaftlichen
Herstellen und Einbauen eines solchen Verpreßankers Nach der Erfindung ist der Verpreßanker
dadurch gekennzeichnet, daß das Zugglied im Bereich der Verankerungsstrecke ein
durchgehendes Außengewinde und das Mantelrohr auf mindestens einem Teil seiner Länge
ein durchgehendes Innengewinde aufweist, in welches das Zugglied eingeschraubt ist.
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Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die vom Zugglied in das Mantelrohr
und in die dieses umgebende Verpreßmasse eingetragene Ankerkraft sich annähernd
gleichmäßig auf die ganze Verankerungslänge verteilt, so daß eine Deformation der
Gewindegänge nicht zu befürchten ist und auch im Verpreßmörtel der Verankerungsstrecke
keine größeren Risse entstehen, die dessen Gefüge lockern könnten. Das Zugglied
des Ankers kann deshalb nach seiner Entlastung ohne besondere Schwierigkeiten wieder
aus der Verankerungsstrecke ausgeschraubt und dort der Anker in voller Länge wieder
gewonnen werden. Da Boden bleiben dann auch keine störenden Metallteile zurück,
da das in der Regel dunnwandige Mantelrohr selbst die Gewindegange aufweist, in
die das Zugglied eingeschraubt wird.
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Das Ein- und Ausschrauben des Zuggliedes wird erheblich erleichtert,
wenn zwischen dem Außengewinde des Zuggliedes und dem Innengewinde des Mantelrohres
ein Fiankenspiel vorhanden ist. Der Spielraum kann dann zweckmaSig mit einer plastischen
Gleitmasse, z.B. einem Fett oder einer plastischen Kunststoffmasse ausgefüllt sein.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Innengewinde des Mantelrohres
eine größere Steigung hat als das Außengewinde des Zuggliedes. Hierdurch wird erreicht,
daß bejm Spannen des in das Mantelrohr eingeschraubten Zuggliedes sich zuerst die
Flanken der ersten Gewindegänge des Zuggliedes gegen die Flanken der letzten Gewindegänge
des Mantelrohres anlegen und so den Verpreßkörper im Bohrloch zwischen Mantelrohr
und Bohrlochwandung von hinten her unter Druckvorspannung setzen. Beim weiteren
Erhöhen der Zugkraft und entsprechend zunehmender Dehnung des Zuggliedes in der
Verankerungsstrecke legt sich dann von hinten her ein Gewindegang nach dem anderen
mit seinen nach vorn gerichteten Flanken gegen die nach hinten gerichteten Flanken
des Gewindes in M=telrohr, so daß nach und nach die größer werdende Zugkraft auf
der ganzen Gewindefläche in die Verpreßmasse eingetragen wird.
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Hierbei ist wesentlich, daß die von dem Anker eingetragene Kraft in
der das Mantelrohr umgebenden Verpreßmasse eine Druckspannung erzeugt, die am hintersten
Ende des Ankers am größten ist und zum vorderen Ende der Verankerungsstrekke hin
abnimmt. Hierdurch wird erreicht, daß Zugrisse in der Verpreßmasse nicht auftreten
können, sondern die Verpreßmasse in Axialrichtung zusanmengedrückt wird. Beim Aufbringen
der Vorspannung wird also die Kraft zunächst am hinteren Ende der Haftstrecke eingeleitet,
und erst während des Spannvorganges werden aufeinanderfolgend die übrigen Gewindeflanken
des Zuggliedes an die Gewindeflanken des Mantelrohres angedBUckt, so daß erst beim
Erreichen der vollen Spannkraft alle Gewindeflanken des Zuggliedes an den Gewindeflanken
des Mantelrohres anliegen.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Steigung des Mantelrohr-lnnengewindes
so viel größer ist als die Steigung des Zugglied-Außengewindes, daß in ungespanntem
Zustand des Zuggliedes die nach vorn gerichtete Flanke des ersten Gewindeganges
des Zuggliedgewindes an der nach hinten gerichteten Flanke des letzten Gewindeganges
des Mantelrohrgewindes und die nach hinten gerichtete Flanke des letzten Gewindeganges
des Zuggliedgewindes an der nach vorn gerichteten Flanke des ersten Gewindeganges
des Mantelrohrgewindes anliegt. Hierdurch wird erreicht, daß das Zugglied problemlos
bis zum Ende des Mantelrohres eingeschraubt werden kann und die größtmögliche Dehnung
des Zuggliedes voll ausgenutzt werden kann, die seiner größtmöglichen Spannung entspricht.
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Das Zugglied beste zweckmäßig aus einem mit Außengewinde versehenen
Verankerungsteil und aus einem Spannteil, der mit dem Verankerungsteil durch eine
Muffe verbunden ist.
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Die Muffe kann eine Gewindemuffe sein, die ein zum Gewinde des Spannteiles
gegenläufiges Gewinde hat. Hierdurch wird verhindert, daß sich der Spannteil vom
Verankerungsteil löst, wenn das Zugglied ausgeschraubt wird. Anstelle des gegenläufigen
Gewindes kann die Muffe und/oder können die Enden der Zuggliedteile auch durch eine
Bajonettkupplung od.dgl. verbunden und/oder durch Splinte gesichert seine Das Gewi-ndemantelrohr
kann aus einem dünnen Blech hergestellt sein. Zweckmäßigerweise ist es jedoch aus
einem dtinnwandigen Kunststoffrohr gefertigt, in das die Gewindegänge eingeformt
sind und das vollständig von einem Zementmörtel uiigeben ist. ES solches dünziwandiges
Mantelrohr kann ohne weiteres im Boden verbleiben, da es bei späteren Ausschachtungsarbeiten
mitsamt dem es umgebenden Verankerungspropf leicht zerkleinert und herausgenommen
werden kann. Es hat außerdem den Vorteil, daß es während
der Gebrauchs
zeit des Ankers nicht korrodiert und nicht zu Verkrustungen Anlaß gibt, die das
spätere Ausschrauben des Ankers erschweren könnten Der Spannteil des Ankers kann
ein einzelner Spannstab oder ein aus mehreren Litzen oder Stäben bestehendes Spanndrahtbündel
sein. Der Verankerungsteil des Zuggliedes ist jedoch zweckmäßig ein einzelner Gewindestab,
der dann durch die Muffe mit dem Spannteil verbunden wird. Das Zugglied und das
Mantelrohr haben zweckmäßig ein Trapezgewinde, insbesondere ein Trapez-Feingewinde,
welches ein leichtes Ein-und Ausschrauben des Zuggliedes auch nach längerer Gebrauchsdauer
gestattet.
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Beim Herstellen und Einbauen eines Verpreßankers in der oben näher
beschriebenen Ausführung wird nach der Erfindung zweckmäßig so vorgegangen, daß
der Verankerungsteil des Zuggliedes fabrikmäßig vorgefertigt in das Gewindemantelrohr,
ggf. unter Hinzufügung von Gleitmasse, eingeschraubt und das Gewindemantelrohr dann
mit Zementmörtel ummantelt wird. Alle diese Arbeiten können mit der erforderlichen
Präzision im Fertigungswerk unter gUnstigen Bedingungen durchgeführt werden. Danach
wird der so vorgefertigte Verankerungspfropf am Spannteil des Zuggliedes befestigt
und in das Bohrloch ftlr den Anker eingefuhrt, dann am vorderen Ende der Verankerungsstrecke
gegen die Bohrlochwandung abgedichtet und danach wird der Zwischenraum dann zwischen
dem Verankerungspfropf und der Bohrlochwandung mit Verpreßmasse ausgepreßt, um den
Verbund zwischen dem Vernakerungspfropf und der Bohrlochwandung herzustellen, Als
Verpreßmasse wird hierbei zweckmE-ßig ein Zementmörtel verwendet, der auch mit geeigneten
Kunststoffen modifiziert werden kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und der Zeichnung, in der eine bevorzugte AusfUhrungsform der Erfindung
an einem Beispiel näher erläutert ist. Es zeigt: Fig. 1 einen Verpreßanker nach
der Erfindung im eingebauten Zustand in einem Längsschnitt durch das Bohrloch, Fig.
2 die ersten und letzten Gewindegänge von Zugglied und Mantelrohr in der Verankerungsstrecke
in einem Teillängsschnitt in vergrößertem MaBstab bei uagespanntem Anker, Fig. 3
eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung bei gespanntem Anker und Fig. 4 den Verankerungsteil
des VerpreB-ankers nach der Erfindung mit daneben aufgetragenem Diagramm der Druckspannungsverteilung
im Verpreßkörper.
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In der Zeichnun ist mit 10 ein Bohrloch bezeichnet, das sich von einer
zu verankernden Spundwand 11 aus in den Boden 12 erstreckte Im Bohrloch 10 ist ein
Verpreßanker 13 angeordnet, der mit seinem hinteren Verankerungsteil 14 in der Verankerungs
strecke 15 des Bohrloches verankert ist und in seinem vorderen Spannteil 16 in der
vorderen Spannstrecke 17 des Bohrloches freiliegt und dort nur von einem Hüllrohr
18 mit Abstand umgeben wird. Das Zugglied 19 des Verpreßankers hat an seinem freien
äußeren Ende 19a ein Gewinde, auf das eine Ankermutter 20 aufgeschraubt ist, die
sich über eine Ankerplatte 21 gegen die zu verankernde Spundwand 11 abstützt und
durch eine Schutzkappe 22 abgedeckt ist,
Wie aus Fig. 1 hervorgeht,
ist der Spannteil 16 mit dem Verankerungsteil 14 durch eine Muffe 23 verbunden,
die im vorliegenden Fall eine Gewindemuffe ist, welche auf die inneren Enden 16b
des Spannteiles 16 und 14a des Verankerungsteiles 14 aufgeschraubt und durch Splinte
24 gesichert îst Der Spannteil 16 des Zuggliedes 19 kann ein aus mehreren Litzen
bestehendes Spannglied sein, wie es auch zum Vorspannen von Spannbetonbauteilen
verwendet wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht sowohl der Spannteil
16 als auch der Verankerungsteil 14 des Zuggliedes 19 aus einem einzelnen, hochfesten
Stahlstab.
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Der Verankerungsteil 14 des Zuggliedes 19 hat in seinem hinteren Teil
14b ein durchgehendes Außengewinde 25 in Form eines Trapezgewindes, welches in das
Innengewinde 26 eines Mantelrohres 27 eingreift, welches den Verankerungsteil 14
des Zuggliedes 19 mit geringem Spiel umschließt. Das Mantelrohr 27 reicht vom äußeren
Ende des Zugglied-Verankerungsteiles 14 bis zur Muffe 23 und besteht vorzugsweise
aus Kunststoff, z.B. aus Polyäthylen oder PVC. Es hat ebenso wie der Verankerungsteil
14 des Zuggliedes 19 ein Trapezgewinde, dessen Steigung Ph größer ist als die Steigung
Ph des Zuggliedgewindes 25, wobei zugleich zwischen beiden Gewinden 25 und 26 ein
erhebliches Flankenspiel s vorhanden ist. Ferner ist die Anordnung so getroffen,
daß die Steigung Ph des Innengewindes 26 des Mantelrohres 27 soviel größer ist als
die Steigung Ph des Außengewindes 25 des Zuggliedes 19, daX im ungespannten Zustand
des Zuggliedes 19 die nach vorn gerichtete Flanke 28 des ersten Gewindeganges 29
des Zuggliedgewindes 25 an der nach hinten gerichteten Flanke 30 des letzten Gewindeganges
31 des Mantelrohrgewindes 2Ç anliegt, während die nach hinten gerichtete Flanke
32 des letzten Gewindeganges 33 des Zuggliedgewindes 25 an der nach vorn gerichteten
Flanke 34 des
ersten Gewindeganges 37 des Mantelrohrgewindes 26
anliegt (Fig. 2).
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Das den Verankerungsteil 14 des Zuggliedes 19 umschließende Mantelrohr
27 wird auf seiner ganzen Länge von einem gewellten Hüllrohr 38 mit Abstand umgeben.
Der Zwischenraum 39 zwischen dem Mantelrohr 27 und dem Hüllrohr 38 ist mit einem
Zementmörtel ausgefüllt, in dem sich das Mantelrohr 27 im Bereich seines Gewindeteiles
26 gut verkrallt. Hierzu ist darauf hinzuweisen, daß das Gewinde 26 im Mantelrohr
in die Wandung des Xantelrohres eingeformt ist, so daß es sich auch auf der Außenseite
der Mantelrohrwandung abbildet und hier eine Wellung und Riffelung darstellt, deren
Vertiefungen von dem Zementmörtel 40 im Zwischenraum 39 ausgefüllt werden.
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Der Verankerungsteil 14 des Verpreßankers 13 wird zweckmäßig in einem
Fertigungswerk in das mit Gewinde versehene Mantelrohr 27 eingeschraubt, wobei alle
Hohlräume zwischen dem Mantelrohr und dem Zugglied 19 mit einer plastischen Gleitmasse,
z.B. einem hochviskosen Fett 41 ausgefüllt werden. Zwischen das antelrohr 27 und
das dieses umgebende Hüllrohr 38 wird dann ein Zementmörtel 40 eingefüllt, der sorgsam
verdichtet wird und denn erhärtet.
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Der so vorbereitete Verankerungspfropf, der in seiner Gesamtheit in
der Zeichnung mit 42 bezeichnet ist, wird dann mit Hilfe der Muffe 23 mit dem Spannteil
16 des Zuggliedes 19 verbunden. Hierbei wird die Stoßstelle zwischen dem Hüllrohr
18 des Spannteiles 16 und dem Huilrohr 38 des Verankerungsteiles 14 mit einer Schrumpfschlauchmanschette
43 abgedeckt. Das Zugglied 19 wird dann in das Bohrloch 10 eingeführt. Danach wird
die Verankerungsstrekke 15 mit einer geeigneten Manschette 44 abgedichtet, und der
Zwischenraum 45 zwischen den Hüllrohren 18 bzw. 38 und der Bohrlochwandung 46 mit
Zementmörtel ausgepreßt, wie dies bei Verpreßankern an sich bekannt ist.
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Nach dem Erharten des Verpreßmörtels wird auf das freie, vordere Ende
19a des Zuggliedes 19 in Richtung des Pfeiles 47 mit einer hier nicht näher dargestellten
Spannpresse ein Zug ausgeübt und das Zugglied 19 unter Spannung gesetzt. Das Zugglied
19 rfärrt hierdurch auf seiner ganzen länge eine Dehaung, und die Zugkraft wird
über das Außengewinde 25 seines Verankerungsteiles 14 auf das Innengewinde 26 des
Mantelrohres 27 abgesetzt. Hierbei wird die aufgebrachte Zugkraft zunächst von der
nach vorn gerichteten Flanke 28 des ersten Gewindeganges 29 des Zuggliedgewindes
25 auf die nach hinten gerichtete Flanke 30 des letzten Gewindeganges 31 des Mantelrohrgewindes
26 übertragen und auf den Zementmörtelpfropf 42 abgesetzt, der hierdurch unter Druckspannung
gesetzt wird. Wird die auf das Zugglied 19 übertragene Spannung größer und dehnt
sich dieses entsprechend mehr, legt sich die nach vorn gerichtete Flanke des nächsten
Gewindeganges des Zuggliedgewindes 25 gegen die nächste nach hinten gerichtete Flanke
des Nantelrohrgewindes 26 und überträgt auf diese wieder einen Teil der Zugkraft,
die im umgebenden Zementmörtelpfropf 42 ebenfalls eine Druckspannung in Axialrichtung
des Zuggliedes 19 erzeugt.
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In gleicher Weise legt sich mit stigender Spannung und Dehnung des
Zuggliedes 19 ein Gewindegang des Zuggliedgewindes 25 nach dem anderen gegen die
entsprechenden Flanken des Mantelrohrgewindes 26 an, bis auch die nach vorn gerichtete
Flanke 46 des letzten Gewindeganges 33 des Zuggliedgewindes 25 an der nach hinten
gerichteten Flanke 47 des ersten Gewindeganges 37 des Mantelrohrgewindes 26 anliegt
(Fig. 3) und die in Fig. 4 dargestellte Druckspannungsverteilung erreicht ist.
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Nan erkennt, daß im gespannten Zustand des Zuggliedes 19 alle nach
vorn gerichteten Flanken des Zuggliedgewindes 25 an den nach hinten gerichteten
Flanken des Mantelrohrgewindes
anliegen und jeder Gewindegang
einen Teil der Spannkraft auf den Verpreßmörtel der Verankerungsstrecke überträgt.
Hierbei ist jedoch die Druckspannung # D am äußeren Ende der Verankerungsstrecke
15 am Mörtelpfropf 42 am größten und nimmt zum Anfang des Gewindes hin ab (Fig.
4).
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Wenn der Verpreßanker nicht mehr benötigt wird und ausgebaut werden
soll, wir der Verpreßanker zunächst spannungslos gemacht. dçh. die Ankermutter 20
wird zunächst gelockert und anschließend ganz entfernt. Die Dehnung des Zuggliedes
19 geht hierdurch zurück und sein Verankerungsteil 14 nimmt die in den Fig. 1 und
2 dargestellte Ausgangslage wieder ein, in der die meisten der nach vorn gerichteten
Flanken der Gewindegänge 29 des Zuggliedgewindes 25 nicht mehr an den Flanken der
Gewindegänge des Mantelrohres 27 anliegen, sondern zu diesen ein erhebliches Spiel
haben. Das Zugglied 19 kann dann aus dem Mantelrohr 27 ausgeschraubt werden, indem
man das Zugglied am vorderen Ende seines Spannteiles 16 erfaßt und dreht. Dank des
gegenläufigen Gewindes in der Muffe 23 bleibt der Spannteil 16 des Zuggliedes 19
mit seinem Verankerungsteil 14 fest verbunden.
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Sobald dann das Zugglied 19 aus dem Gewinde 26 des Mantelrohres ausgeschraubt
ist, kann es in voller Länge axial aus dem Bohrloch 10 herausgezogen und ggf. an
anderer Stelle wieder verwendet werden. Im Boden bleibt lediglich der Verankerungspfropf
42 und die ihn umgebende Verpreßmasse zurück, die samt dem nur aus dünnem Kunststoff
bestehenden Mantelrohr 27 bei späteren Ausschachtungsarbeiten leicht zerkleinert
und ausgebaut werden kann.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausführungsform
beschränkt, sondern es sind mehrere Änderungen und Ergänzungen möglich, ohne den
Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können der Verankerungsteil 14
des Zuggliedes 19 und das Mantelrohr 27 auch mit
einem Spitzgewinde
oder einem Rechteckgewinde ineinandergreifen, und es ist auch möglich, beim Einbau
des Verpreßankers auf die vorherige Ummantelung des Mantelrohres 27 mit Zementmörtel
40 und einem Wullwellrohr 38 zu verzichten und statt dessen das Zugglied mit aufgeschraubtem
Mantelrohr unmittelbar in das Bohrloch einzuftlhren und das Bohrloch in der Verankerungsstrecke
mit Zementmörtel auszupressen0
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