DE3403688C1 - Gebirgsanker - Google Patents

Description

• Der ebenfalls ältere Vorschlag gemäß der DE-OS 33 pos 136 offenbart einen Gebirgsanker. bei welchem der zwischen den am Gebirge befestigten endscitigen Längenabschnitten liegende längenveränderliche Miltelabschnitt schraubenwendelförmig um die l,ängsachsc des Gebirgsankers verdrillt sein soll. Dies kann ein cinfacher Stab oder es können mehrcrc Stäbc sein, die miteinander verdrillt sind. Der Mittelabschnitt kann außerdem in Teilbereiche mit gegenläufiger Steigung aufgegliedert sein, wobei zwischen den Teilbereichen dann ein kurzer unverdrillter Abschnitt vorhanden ist. Dieser Übergangsabschnitt ist mit einem Dehnabschnitt nicht zu vergleichen. Die Verdrillung des Mittelabschnitts soll bewirken, daß dieser sich bei Belastung in Längsrichtung des Gebirgsankers über eine begrenzte Strecke elastisch, darüber hinaus plastisch verformt.
• Der Erfindung liegt, ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruchs I beschriebenen Gebirgsanker, die Aufgabe zugrunde, diesen so zu verbessern, daß seine Haftung im Bohrloch auch bei erheblichen Gebirgskonvergenzen einwandfrei aufrechterhalten wird, ohne vorab zu Bruch zu gehen.
• Dic Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.
• Ausgangsmaterial ist eine über ihre gesamte Länge glatte, vorsprungslose Ankerstange. Durch eine spanlosc Massivumformung werden zunächst die für die Kraflübertragung im Bohrloch vorgesehenen Endabschnitte auf zwei einander diametral gegenüberliegende Seiten allmählich abgeflacht. Dabei bleibt die Querschnittsfläche der Ankerstange aber voll erhalten. Auch tritt am Übergang vom Kreisquerschnitt auf. den nunmchrigen Flach-Rund-Querschnitt keine Kerbwirkung auf. Nach dem Abflachen werden diese Endabschnitte wendelförmig verdrallt. Dabei wird eine im Vergleich zu einem Gewinde wesentlich größere Steigung angestrebt. Durch die beidseitige Abflachung unter-Beibehaltung der Querschnittsfläche erfolgt jedoch eine Breitenzunahme, so daß im Zuge der sich anschließenden Verdrallung eine Vergrößerung des projizierten Durch messers im Bereich der Verdrallungen erreicht wird.
• Dennoch bleibt auch nach der Verdrallung der Querschnitt an jeder Stelle des Gebirgsankers konstant.
• Kerbwirkungen treten nicht ein. Damit kann der Gebirgsanker an jeder Stelle höchste Traglast aufnehmen.
• Dic im Vergleich zu einem Gewinde vielfach größere Steigung der Verdrallungen gleicht das unterschiedliche Elastizitätsverhalten von Stahl und Kleber biw. Mörtel aus und gewährleistet eine sichere Übertragung der Kräfte. Der durch die Verdrallung bewirkte gute Formschluß mit dem Kleber bzw. dem Mörtel hat den teitercn Vorteil, daß die verdrallten Endabschnitte kürzer als die bislang mit gewindeähnlichen Profilierungen versehencn Ankerendabschnitte bemessen werden können.
• Dic Vcrkürzung dieser der Kraftübertragung denen; den Längenabschnitte führt bei konstanter Gesamtlänge eines Gebirgsankers zu einer Verlängerung des Freispiel bereichs (Dehnungsbereich) und bewirkt damit ein größeres Dehnungsvermögen, was wiederum die Aufrechterhaltung der Funktion selbst bei -größeren Gebirgsbewegungen gestattet.-Der erfindungsgemäße Anker erlaubt mithin eine gezielte Nutzung der.Dehnung im Bereich oberhalb der Streckgrenze. Die Verdratlùngen haben trotz eines vergrößerten projizierten Durch messers keinen erhöhten Widerstand beim Einbringen eines Gebirgsankers in ein Bohrloch aufgrund des vom beifließenden Klcbers oder Mörtels zur Folge. Es wird demnach auch kein größerer Bohrlochdurchmesser bzw. ein größeres Klebemittelvolumen benötigt. Vielmehr wirken die Verdrallungen wie eine Förderschnelr ke, so daß das Vorbeiströmen des Klebers bzw. Mörtels beim Eindrehen des Gebirgsankers in das Bohrloch sogar erleichtert wird.
• Besonders vorteilhaft wirkt sich die Erfindung aus, wenn die Merkmale des Anspruchs 2 zur Anwendung gelangen. Die große Dehnfähigkeit des Edelstahls ge- währleistet ohne eine Erhöhung des Materialeinsatzes eine einwandfreie Funktion selbst bei außerordentlich starken Gebirgskonvergenzen.
• Die gleichgerichtete Verdrallung gemäß Anspruch 3 erleichtert das Eindrehen des Gebirgsankers in das Bohrloch, da die sich dem vorbeifließenden Kleber bzw.
• Mörtel entgegenstellenden Widerstände verringert werden.
• Das Befestigungsgewinde am freien Ende der Ankerstange entsprechend Anspruch 4 gestattet es, nicht nur die Ankerpiatte mittels einer Mutter umfangsseitig der Bohrlochmündung an das Gebirge anzudrücken, sondem erlaubt es darüber hinaus, eine zweite, die Anker-Watte übergreifende kalottenartige Schale mittels einer -Mutter zur Festlegung eines Maschendrahtverzugs ein-- zusetzen.
• Die Merkmale des Anspruchs 5 unterstützen die richtige Durchmischung des Klebers bzw. des Mörtels beim Einbringen des Gebirgsankers in ein Bohrloch.
• Die -Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 im Längsschnitt ein Ankerbohrloch mit einem darin eingesetzten Gebirgsanker; Fig.2 einen Querschnitt durch den Gebirgsanker entlang der Linie ll-ll der F i g. 1; -Fig.3 einen Querschnitt durch den Gebirgsanker entlang der Linie III+III der Fig. 1 und Fig.-4 -einen Querschnitt durch den Gebirgsanker entlang der Linie IV-IV der Fig. 1.
• Mit 1 - jSt; in..der; Fig. 1 ein:Gebirgsanker bezeichnet, - der sich im weentlichen aus einer Ankerstange 2 und einer. gew gewölbten Ankerplatte 3 zusammensetzt, die mit Hilfe einer Mutter 4 umfangsseitig der Mündung des die Ankerstange 2 aufnehmenden Bohrlochs 5 an das Ge-- b,irge-6. gedrückt ist.
• -Die Ankerst-ange 2 besteht durchgehend aus einem hochdehnfähigen Stahl, beispielsweise Edelstahl. Sie ist in fünf Längenabschnitte 7 bis 11 aufgegliedert, von denen die drei im BohrlochS liegenden Längenabschnitte 7 bis.9 an jeder Stelle der Ankerstange 2 eine gleich große-Qúerschnittsfläche aufweisen.
• Der mittlere Längenbereich 8 ist glatt ausgebildet. Er besitzt,-wie,die Fig.2 erkennen läßt, einen kreisrunden -Querschnitt..13ie sich daran anschließenden Längenabschnitte 7 und 9sind gemäß Fig.3 auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten -12 abgeflacht und dann end¢,förnlig verdrallt. Die Steigung der Verdrallungen «7 und 9 ist groß,er;als.der Durchmesser eines Kreises bemessen, der die verdrallten Endabschnitte 7, 9 umschreibt. Durch die Abflachungen 12 gemäß F i g. 3 wird -der: Kteisquerschnitt in einen -Flach-- Rund-Querschnitt mit einer Breitenzunalime umgeformt. Die aus der Fig.4 erkennbare projizierte Fläche ist damit größer als der Kreisquerschnitt im mittleren Längenbereich 8.
• Das freie Ende-13 des bohrlochseitigen Endabschnittes -7 der Ankerstange 2 ist-beidseitig abgeflacht, jedoch unverdrallt. Außerdem läuft das Ende 13 spitz zu. Dieses Ende 13 dient mit zur Vermischung eines Zweikompone,nten-Klebers 14, der die Ankerstange 2 im Bereich der verdrallten Endabschnitte 7 und 9 im Bohrloch 5 festlegt.:Der-nsittlere Längenabschnitt 8 ist in bekannter Weise mit einer nicht näher dargestellten Isolation versehen, welche-eine Verklammerung mit dem Kleber 14 verhindert.
• Die F i g. 1 läßt noch erkennen, daß die Verdrallungen -.7,9 gleichgerichtet sind.
• Außerhalb des Bohrlochs 5 befinden sich am freien Ende der Ankerstange 2 ein Befestigungsgewinde 10 sowie zwei einander gegenüberliegende Schlüsselflächen 11 zum Drehen der Ankerstange 2. Mit 15 ist in strichpunktierter Linienführung eine weitere gewölbte Platte angedeutet, welche die Ankerplatte 3 übergreift und mittels einer Mutter 16 zur Festlegung eines nicht näher dargestellten Maschendrahtverzugs an das Gebirge 6 herangezogen werden kann.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Gebirgsanker, welcher aus einer Ankerstange mit einem im Bereich des Bohrlochmunds sowie einem im Bohrlochtiefsten verklebten gewindeartigen Längenabschnitt und mit einem umfangsseitig vorsprungslosen, einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden, nicht im Bohrloch verklebten mittleren Längenabschnitt sowie aus einer von dem aus dem Bohrloch ragenden Endabschnitt durchsetzten Ankerplatte zur Abstützung umfangsseitig des Bohrlochmunds besteht, dadurch gekennzeichn e t, daß die beiden gewindeartigen Längenabschnitte (7, 9) der Ankerstange (2) durch eine auf dem Wege spanloser Massivumformung bewirkte beidseitige Abflachung (12) eines kreisrunden Stangenquerschnitts mit anschließender Verdrallung gebildet sind, wobei die Steigung der Verdrallungen größer als der Durchmesser eines Kreises bemessen ist, der die verdrallten Längenabschnitte (7, 9) umschreibt.
2. 2. Gebirgsanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerstange (2) aus einem hochdehnfähigen Stahl, insbesondere Edelstahl, besteht.
3. 3. Gebirgsanker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte (7, 9) gleichgerichtet verdrallt sind.
4. 4. Gebirgsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Ankerstange (2) mit einem Befestigungsgewinde (10) versehen ist.
5. 5. Gebirgsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (13) des bohrlochseitigen Endabschnittes (7) der Ankerstange (2) zwar beidseitig abgeflacht, jedoch unverdrallt ist.

   Die Erfindung richtet sich auf einen Gebirgsanker gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

   Gebirgsanker, welche in Bereichen eingesetzt werden, die stark konvergenzgefährdet sind, sollen auch bei beträchtlichen Gebirgsbewegungen in Richtung auf die zu sichernden Hohlräume diese Bewegungen mit vollziehen, ohne vorzeitig zu Bruch zu gehen. Diese Bedingung wird insbesondere von denjenigen Gebirgsankern erfüllt, bei denen aufgrund der Eigenschaften des Ankerwerkstoffs große Längenänderungen bis zum Bruch möglich sind. Solche Gebirgsanker besitzen einen relativ langen, umfangsseitig vorsprungslosen, mittleren Längenabschnitt sowie umfangsseitig profilierte Endabschnitte, welche im Bereich des Bohrlochtiefsten sowie der Bohrlochmündung der Krafteinleitung in das Gebirge bzw. der Kraftableitung aus dem Gebirge, also der Kraftübertragung, dienen. Diesen Längenabschnitten eines Gebirgsankers kommt deshalb besondere Beachtung zu, weil sie zur Übertragung der Kräfte einen einwandfreien Formschluß mit dem Kleber oder Mörtel cingehen müssen, welcher den Gebirgsanker im Bohrloch festlegt, wohingegen der glatte mittlere Längenabschnitt sogar durch eine zusätzliche Isolation vom Kleher bzw. Mörtel abgeschirmt sein kann. Eine Kerbwirkung mit dadurch bewirktcr Schwächung des Gebirgsankers soll jedoch im Bereich der Endabschnitte ver- mieden werden.

   Es sind Gebirgsanker bekannt, deren mittlere Längenbereiche aus glattem Stangenmaterial bestehen und bei denen die Endabschnitte mit einem angerollten Gewinde oder einer gewindeähnlichen Profilierung versehen sind. Solche Profilierungen gehen aber insbesondere dann mit dem Kleber bzw. Mörtel eine nur unzulängliche Verzahnung ein, wenn der Ankerwerkstoff aus einem hochdehnfähigen Stahl, wie z. B. Edelstahl, besteht.

   Ursache einer derartig schlechten Verzahnung ist das erheblich differierende Elastizitätsverhalten des Stahls einerseits und des Klebers bzw. des Mörtels andererseits. Bei stark gedehnten Gebirgsankern, d. h. also im Grenzlastbereich kurz vor dem zu Bruch gehen, sind gerade bei hoch dehnfähigen Stählen die Einschnürungen in den ohnehin querschnittsmäßig geschwächten Gewindeabschnitten so erheblich, daß die die Verklammerung bewirkenden tragenden Flächen die spezifisch übertragbaren Kräfte nicht mehr aufnehmen können.

   Die Verklammerung wird aufgehoben und die Gebirgsanker gleiten aus den Bohrlöchern.

   Man hat auch schon in Erwägung gezogen, einen Gebirgsanker dadurch im Bohrlochtiefsten festzulegen, daß sein inneres Ende durch eine Massivumformung verdickt wird. Beim Einbringen eines solchen Gebirgsankers in das Bohrloch ist aber der Ringspalt zwischen dem verdickten Ende und dem Gebirge sehr klein, so daß der Kleber bzw. Mörtel einen hohen Widerstand beim Vorbeiströmen vorfindet. Man könnte zwar nun einen größeren Bohrlochdurchmesser wählen, um diesen Widerstand auf ein vertretbares Maß zu begrenzen, indessen müßte dann ein größeres Bohrloch hergestellt werden, was einen entsprechenden Mehraufwand und auch eine größere Menge an Kleber bzw. Mörtel erfordert.

   Schließlich ist es noch denkbar, die profilierten Endabschnitte eines Gebirgsankers einerseits und den glatten Mittelabschnitt andererseits aus an die spezifische Funktion dieser Längenabschnitte angepaßten Werkstoffen zu fertigen und die Längenabschnitte dann anschließend, insbesondere durch Schweißung, miteinander zu verbinden. Diese Technik ist aber trotz qualitativ hochwertiger maschineller Schweißverfahren dennoch stets mit der Gefahr eines Bruchs an den Schweißstellen verbunden, da die während des Einsatzes eines Gebirgsankers überlagert auftretenden Beanspruchungen von Zug, Biegung und Scherung allerhöchste Anforderungen an die Homogenität eines Gebirgsankers über seine gesamte Länge stellen.

   Der ältere Vorschlag gemäß der DE-PS 33 20460 beschreibt einen Gebirgsanker, bei welchem die im Bohrlochtiefsten und im Bereich des Bohrlochmunds festgelegten Längenabschnitte umfangsseitig glatt ausgebildet sind. Der Mittelabschnitt kann einteilig oder mehrteilig, beispielsweise aus einem Bündel von Stäben gebildet sein. Er kann außerdem mit einer Umhüllung oder Beschichtung versehen sein, welche verhindert, daß der Mittelabschnitt in seiner Dehnfunktion beeinträchtigt wird.