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SPREIZANKER
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Spreizanker Die Erfindung betrifft einen Spreizanker mit einem Ankerbolzen,
der im entgegen der Einführrichtung weisenden Endbereich Lastangriffsmittel sowie
im gegenüberliegenden Endbereich eine Spreizzone aufweist, und einer sich am Bohrlochgrund
abstbtzenden Spreizhülse.
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Ein bekannter Spreizanker mit Ankerbolzen und Spreizhülse zum Festlegen
in Bohrlöchern wird verankert, indem der Ankerbolzen in die sich am Bohrlochgrund
abstützende Spreizhülse eingetrieben wird. Der Ankerbolzen weist hierzu im einführrichtungsseitigen
Endbereich eine Spreizzone in Form eines sich in Einführrichtung kegelig verjüngenden
Bereiches auf, der die Spreizhülse aufweitet und gegen die Wandung des Bohrlochs
verspreizt. Um zu verhindern, dass die Aufweitung der Spreizhülse abgebaut wird,
wenn am Ankerbolzen eine Zugbelastung angelegt ist, sind am Ankerbolzen hintereinander
sägezahnförmige Rastrippen angeordnet, die von Rastfingern der Spreizhülse hintergriffen
werden.
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Erhebliche Nachteile dieses Spreizankers sind die aufgrund der Rastrippen
nur stufenweise erreichbare Verspreizung, die aufgrund des zur Erzielung der jeweiligen
Endverrastung eintretende Ueberspreizung der Spreizhülse sowie die fehlende Nutzung
der Zugbelastung des Ankerbolzens zur Erhöhung der Verankerung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spreizanker mit Ankerbolzen
und sich am Bohrlochgrund abstützender Spreizhülse zu schaffen, mit dem durch Eintreiben
des Ankerbolzens stufenlos hohe Verankerungswerte erreicht werden und sich diese
Verankerungswerte bei Zugbelastung des Ankerbolzens unter Nutzung eines Nachspreizverhaltens
weiter erhöhen.
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Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Spreizzone
zu dem entgegen der Eintreibrichtung weisenden Endbereich von einer Ringschulter
begrenzt ist, einen sich in Einführrichtung kegelig verjüngenden Vorspreizbereich
sowie einen in Einführrichtung daran anschliessenden, sich in Einführrichtung erweiternden
Nachspreizbereich aufweist, die Spreizhülse unter Anlage am Vorspreizbereich mit
Abstand zur Ringschulter angeordnet ist, und die Spreizhülse das in Einführrichtung
weisende Ende des Ankerbolzens um ein Mass überragt, das grösser als der Abstand
der Spreizhülse zur Ringschulter hin ist.
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Zum Setzen des Spreizankers wird dieser in ein Bohrloch eingeführt,
bis die den Ankerbolzen überragende Spreizhülse am Bohrlochgrund aufsteht. Durch
anschliessende Schlageinwirkung auf den Ankerbolzen wird dessen Spreizzone in die
Spreizhülse eingetrieben, wobei in einer ersten Phase der kegelige Vorspreizbereich
die Spreizhülse durch radiale Weitung zur Wandung des Bohrloches hin verspreizt.
Sobald der Ankerbolzen mit dessen Ringschulter am Stirnende der Spreizhülse aufläuft,
kommt es unter weiterer Schlageinwirkung auf den Ankerbolzen dank des restlichen
Ueberragens der Spreizhülse in einer zweiten Phase zu einem axialen Stauchen der
letzteren. Dies bewirkt eine Querschnittsvergrösserung der Spreizhülse, was einen
spielfreien Formschluss zwischen Spreizhülse und Spreizzone schafft. Zur
Begünstigung
dieses Verhaltens besteht die Spreizhülse zweckmässig aus relativ leicht verformbarem
Metall.
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Bei Zugbelastung des Spreizankers verschiebt sich der Ankerbolzen
geringfügig entgegen der Einführrichtung in der Spreizhülse, die aufgrund der bereits
erzielten Verspreizung im Bohrloch axial festsitzt. Der Nachspreizbereich führt
bei dieser Krafteinwirkung zu einer zusätzlichen radialen Weitung der Spreizhülse,
was dank dem Nachspreizverhalten eine weitergehende Erhöhung des Verankerungswertes
zur Folge hat.
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Um eine kurze Baulänge der Spreizzone und damit des Spreizankers zu
erzielen, ist der Kegelwinkel des Vorspreizbereichs mit Vorteil grösser als der
Kegelwinkel des Nachspreizbereichs. Auf diese Weise kann über einen kurzen Weg durch
Schlageinwirkung über den Vorspreizbereich eine starke radiale Weitung der Spreizhülse
erreicht werden. Der Vorspreizbereich weist zweckmässig einen Kegelwinkel von 400
bis 900, vorzugsweise 60°, auf. Bei härterem Material der Spreizhülse eignet sich
dabei eher der untere, bei weicherem Material eher der obere Winkelbereich. Mit
Vorteil ist der Kegelwinkel so gewählt, dass er an der Grenze zur Selbsthemmung
liegt.
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Um gleich bei Beginn der Zugbelastung des Spreizankers einen Anstieg
des Verankerungswertes zu erzielen, weist der Nachspreizbereich, einem weiteren
Vorschlag der Erfindung zufolge, eine an den Vorspreizbereich angrenzende Uebergangszone
mit zum restlichen Teil des Nachspreizbereichs grösserem Kegelwinkel auf. Die Uebergangszone
schafft bei minimalem axialem Verschieben des Ankerbolzens ein hohes Mass an radialer
Weitung der Spreizhülse in dieser Zone. Mit Vorteil entspricht die Länge der Uebergangszone
dem 1- bis 0,5-fachen der Länge des Vorspreizbereichs.
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Die festigkeitsmässige Auslegung der Spreizhülse ist so zu wählen,
dass diese bei Schlageinwirkung auf den Ankerbolzen ausreichende Abstützkräfte zum
Bohrlochgrund hin zu übertragen vermag. In Weiterbildung der Erfindung ist deshalb
der grösste
Querschnitt des Nachspreizbereichs kleiner als der Querschnitt
der Aussenkontur des Ankerbolzens. Die Spreizhülse kann sich so, den Nachspreizbereich
umschliessend, in Einführrichtung erstrecken.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist die Innenkontur der
Spreizhülse mit der Aussenkontur von Vorspreizbereich und Nachspreizbereich korrespondierend
kegelig ausgebildet. Durch das Angleichen der Konturen wird ein axial praktisch
verschiebungsfreier Halt der Spreizhülse auf der Spreizzone des Ankerbolzens erreicht.
Die Spreizhülse kann also vom Ankerbolzen nicht entfallen, was für die Manipulation
vor dem Befestigungseinsatz günstig ist. Wesentlicher ist aber, dass dank des verschiebungsfreien
Haltes beim Auflaufen der Spreizhülse am Bohrlochgrund anschliessendes Einschlagen
des Ankerbolzens unverzüglich radiales Weiten der Spreizhülse zur Folge hat. Ungenutzte
Verschiebewege zwischen Ankerbolzen und Spreizhülse, die einer unnützen Ueberlänge
des Spreizankers gleichkämen, sind also nicht vorhanden.
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Um von Beginn der Schlageinwirkung an das radiale Weiten der Spreizhülse
zur Verspannung im Bohrloch zu nützen, ist in Weiterbildung der Erfindung die Mantelkontur
des Querschnittes der Spreizhülse gleich dem Querschnitt der Aussenkontur des Ankerbolzens.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist das den Ankerbolzen
überragende Ende der Spreizhülse durch ein Bodenteil geschlossen. Dadurch findet
die Spreizhülse auch bei ungenügend gesäuberten Bohrlöchern an deren Grund ein festes
Auflager, und es wird zudem das Eintreten von Bohrklein in die Spreizhülse unterbunden.
Als Mass des Ueberragens des Ankerbolzens durch die Spreizhülse ist diesfalls der
lichte Abstand zwischen Bodenteil und einführrichtungsseitigem Ende des Ankerbolzens
anzusehen.
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Mit Vorteil ist im Uebergang zwischen Wandung und Bodenteil der Spreizhülse
eine axiales Stauchen der Spreizhülse erlaubende Querschnittsschwächung vorgesehen.
Nach Erreichen einer ausreichenden
Querschnittsvergrösserung knickt
die Spreizhülse an der Stelle der Querschnittsschwächung, worauf sich das Bodenteil
gegen das in Einführrichtung weisende Stirnende des Ankerbolzens anlegt.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemässen Spreizankers beinhaltet, näher erläutert. Es zeigen: Fig.
1 einen Spreizanker in Ausgangsstellung, mit halbseitig längsgeschnittener Spreizhülse;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Vorderbereich des in ein Bohrloch eingeführten
Spreizankers nach Figur 1, nach einer ersten Spreizphase; Fig. 3 den Spreizanker
entsprechend Figur 2, nach einer zweiten Spreizphase; Fig. 4 den Spreizanker entsprechend
den Figuren 2 und 3 nach einer dritten Spreizphase.
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Der in Figur 1 dargestellte Spreizanker besteht aus einem insgesamt
mit 1 bezeichneten Ankerbolzen und einer insgesamt mit 2 bezeichneten Spreizhülse.
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Der Ankerbolzen 1 weist im einen Endbereich Lastangriffsmittel 3 in
Form eines Aussengewindes auf. An diesen Endbereich schliesst in Einführrichtung
ein Schaft mit zylindrischer Aussenkontur 4 an. Der in Einführrichtung weisende
Endbereich des Ankerbolzens 1 ist als gegenüber der Aussenkontur 4 veriüngte, insgesamt
mit 5 bezeichnete Spreizzone ausgebildet. Entgegen der Einführrichtung ist die Spreizzone
5 durch eine Ringschulter 6 begrenzt, die sich rechtwinkelig zur Längsachse des
Ankerbolzens 1 erstreckt. Von der Ringschulter 6 ragt ein sich in Einführrichtung
kegelig verjüngender Vorspreizbereich 7 ab, an den ein gegenläufig kegeliger Nachspreizbereich
8 anschliesst. Eine an den Vorspreizbereich 7 angrenzende Uebergangszone 8a des
Nachspreizbereichs
8 weist einen grdsseren Kege]winke@ als der
restliche Teil des Nachspreizbereiches auf. Dit länge der Uebergangszone 8a entspricht
dem 0,8-fachen der Länge des Vorspreizbereichs 7.
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Letzterer weist einen Kegelwinkel α auf, der grösser ist als
der Kegelwinkel des Nachspreizbereichs 8.
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Die Spreizhülse 2 umschliesst die Spreizzone 5 und weist eine mit
der Aussenkontur der Spreizzone 5 korrespondierende Innenkontur auf. Im Querschnitt
deckt sich die Mantelkontur 11 der Spreizhülse 2 mit der Aussenkontur 4 des Schaftes
bzw des Ankerbolzens 1. Vom der Einführrichtung abgewandten Ende her durchsetzen
axial gerichtete Längsschlitze 12 die Spreizhülse 2.
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Das einführrichtungsseitige Ende der Spreizhülse 2 ist durch ein Bodenteil
13 geschlossen. Letzteres überragt das in Einführrichtung weisende Ende des Ankerbolzens
2 in Einführrichtung um ein Mass B, das grösser ist als der Abstand A zwischen der
Ringschulter 6 und dem entgegen der Einführrichtung weisenden Stirnende der Spreizhülse
2. Im Uebergang zwischen der im wesentlichen hohlzylindrischen Wandung der Spreizhülse
2 und dem Bodenteil 13 ist eine beispielsweise umlaufende Querschnittsschwächung
14 vorgesehen.
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Der Anker wird für den Setzvorgang in ein Bohrloch 15 eingeführt,
bis die Spreizhülse 2 am Bohrlochgrund 15a aufsteht. Wie in Figur 2 durch einen
strichlierten Pfeil angedeutet, werden dem Ankerbolzen 1 alsdann Schläge vermittelt.
Der kegelige Vorspreizbereich 7 läuft dadurch weiter in die sich am Bohrlochgrund
15a abstützende Spreizhülse 2 vor. Dadurch wird letztere, wie durch Pfeile angedeutet,
radial geweitet und gegen die Wandung der Grundbohrung 15 verspreizt. Das entgegen
der Einführrichtung weisende Stirnende der Spreizhülse 2 läuft letztlich an der
Ringschulter 6 auf. Das überstehende Mass B des Bodens 13 hat sich dabei um den
nunmehr abgebauten Abstand A verkleinert.
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Durch weiteres Beaufschlagen des Ankerbolzens 1 wird die Spreizhülse
2 axial gestaucht und dadurch im Querschnitt vergrössert.
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In der Zone des Vorspreizbereichs 7 führt dies zu einer in Figur 3
durch weitere Pfeile angedeuteten Erhöhung des Verankerungswertes.
Sobald
der zuvor bestandene Freiraum zwischen Spreizhülse 2 und Spreizzone 5 mit gestauchtem
Material der Spreizhülse 2 gefüllt ist, führen die weiteren an den Ankerbolzen 1
abgegebenen Schläge zu einer Ueberlastung der Querschnittsschwächung 14, worauf
diese nachgibt und sich der Ankerbolzen 1 mit dessen einführrichtungsseitigem Stirnende
gegen das Bodenteil 13 anlegt.
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Durch anschliessendes Belasten des Spreizankers wird der Ankerbolzen
1, wie in Figur 4 durch einen Axialpfeil gezeigt, entgegen der Einführrichtung gezogen.
Die Spreizzone 5 verschiebt sich entsprechend dem Ausmass der Zugbelastung gegenüber
der im Bohrloch 15 festsitzenden Spreizhülse 2, was ein radiales Weiten der einführrichtungsseitigen
Zone der Spreizhülse 2 durch den Nachspreizbereich 8 zur Folge hat.
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