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Verankerungsvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur formschlüssigen Verankerung
in einem Aufnahmematerial, mit einem in eine Verankerungbohrung einsetzbaren, wenigstens
teilweise mit Gewinde versehenen Ankerbolzen und einem mit dem Ankerbolzen verbindbaren,
in eine die Verankerungsbohrung kreuzende Hilfsbohrung einsetzbaren Riegel Formschlüssige
Verankerungen werden hauptsächlich für Befestigungen in harten Aufnahmematerialien
wie Beton, Fels oder anderem Gestein eingesetzt, die hohen statischen oder dynamischen
Belastungen ausgesetzt sind. Im Gegensatz zu den ebenfalls bekannten, durch Reibschluss
verankerbaren Dübeln kann bei formschlüssiger Verankerung ein Versagen nur bei einer
Zerstörung des Ankers oder bei einem Ausbruch des Aufnahmematerials erfolgen.
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Formschlüssige Verankerungen werden im wesentlichen nach zwei unterschiedlichen
Verfahren hergestellt. Nach dem einen Verfahren wird ein im Inneren des Aufnahmematerials
liegender Bereich des Bohrloches mittels eines Spezialwerkzeuges erweitert. Der
in das Bohrloch einzusetzende, radial aufweitbare Bereich des Befestigungselementes
stützt sich dann in axialer Richtung an der der Bohrlochmündung näher liegenden
Schulter der Erweiterung ab. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass die
für das Herstellen der Erweiterung erforderlichen Spezialwerkzeuge sehr aufwendig
und störungsanfällig sind.
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Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung wird eine Verankerungsbohrung
und eine diese meist unter einem spitzen Winkel kreuzende Hilfsbohrung hergestellt.
Zur Herstellung der Verankerung wird in die Hilfsbohrung ein Riegel und in die Verankerungsbohrung
ein Ankerbolzen eingesetzt und mit dem Riegel verbunden. Diese Verankerung weist
den Vorteil auf, dass sie bei Bedarf auch ohne weiteres wieder lösbar ist.
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Insbesondere Verankerungen, welche im Betrieb dynamischen Belastungen
ausgesetzt sind, werden beim Setzvorgang meist vorgespannt. Infolge von bisher nicht
näher geklärten Setzungserscheinungen des Aufnahmematerials sowie von im Aufnahmematerial
entstehenden Rissen kann diese Vorspannung nach kürzerer oder längerer Betriebsdauer
ganz oder teilweise abgebaut werden. Damit erfüllt die Verankerung die an sie gestellten
Anforderungen nicht mehr. Um diesen Abbau der Vorspannung zu verhindern oder wenigstens
zu verkleinern, ist es bekannt, zwischen dem Widerlager des Ankerbolzens und dem
zu befestigenden Bauteil Federelemente anzuordnen. Aus Platzgründen werden dabei
vorzugsweise Tellerfedern
verwendet. Solche auf der Aussenseite
der Befestigung angeordnete Federpakete wirken jedoch störend und sind ausserdem
den äusseren Einflüssen, beispielsweise der Witterung oder Verschmutzung, ausgesetzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine formschlüssige Verankerung
zu schaffen, bei der der Abbau der Vorspannung ohne äussere störende Mittel verhindert
wird.
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Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass der Riegel blattfederartig
mit in Lastrichtung des Ankerbolzens verlaufendem Federweg ausgebildet ist.
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Durch die erfindungsgemässe Ausbildung wird das Federelement zur Erhaltung
der Vor spannung Somit ins Innere des Aufnahmematerials verlegt. Dort ist es vor
äusseren Einflüssen geschützt und wirkt sich auch optisch nicht störend aus. Ein
weiterer bedeutender Vorteil besteht ausserdem darin, dass für die Federung kein
zusätzliches Element notwendig ist, sondern dass der ohnehin vorhandene Riegel durch
entsprechende ionstruktive Ausbildung federnde Eigenschaften be-Sitzt Voraussetzung
dafür ist, dass der Riegel aus elastisch federndem Material besteht.
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Die Vorspannkraft einer solchen Verankerung kann relativ gross sein.
Um eine günstige Einleitung dieser Vorspannkräfte auf das Aufnahmematerial zu ermöglichen,
weist zweckmässigerweise der Riegel in seinen Endbereichen etwa U-förmigen Querschnitt
auf. Der Riegel kann sich somit in seinen Endbereichen der Wölbung der Hilfsbohrung
anpassen, so dass hohe, das Aufnahmematerial zerstörende Spitzendrücke vermieden
werden. Je nach Art der Verankerung und Grösse der auftretenden Belastung sind unterschiedliche
Federeigenschaften des Ausgleichselementes notwendig. Für eine optimale Anpassung
besteht der Riegel vorzugsweise aus mehreren parallel zueinander angeordneten Elementen.
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Diese einzelnen Elemente können gleich ausgebildet sein oder unterschiedliche
Länge, Breite oder Dicke aufweisen. Somit kann mit wenigen Elementen praktisch jede
beliebige Federkennlinie zusammengestellt werden, wie dies beispielsweise von den
Tellerfedern her bekannt ist.
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Zur Verbindung des Ankerbolzens mit dem Riegel bestehen verschiedene
Möglichkeiten. Bei einer einfachen Ausführung weist der Riegel zweckmässigerweise
ein dem Gewinde des Ankerbolzens entsprechendes Innengewinde auf. Bei der Herstellung
der Verankerung wird dabei der Ankerbolzen direkt in das Gewinde des Riegels eingeschraubt.
Für das Verbinden des Riegels mit dem Ankerbolzen muss der Neigungswinkel des Innengewindes
im Riegel im wesentlichen dem-Winkel zwischen der Verankerungsbohrung und der Hilfsbohrung
entsprechen.
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Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit zur Verbindung des Ankerbolzens
mit dem Riegel besteht darin, dass der Riegel eine im wesentlichen dem Aussendurchmesser
des damit zu verbindenden Bereiches des Ankerbolzens aufweist. Der Ankerbolzen wird
dabei durch den Riegel hindurchgesteckt. Die Verbindung kann beispielsweise mittels
den Riegel hintergreifender Nocken am Ankerbolzen erfolgen. Falls die Durchtrittsöffnung
als Langloch ausgebildet ist, sind bei dieser Lösung auch unterschiedliche Winkel
zwischen der Verankerungsbohrung und der Hilfsbohrung möglich.
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Zusammen mit einem eine Durchtrittsöffnung aufweisenden Riegel ist
es zweckmässig, wenn auf der in Lastangriffsrichtung abgewandten Seite des Riegels
ein mit einem dem Gewinde des Ankerbolzens entsprechenden Innengewinde versehenes
Gegenlager am Riegel anliegt. Ein solches Gegenlager kann als einfache Gewindebüchse
mit dem Neigungswinkel der Hilfsbohrung entsprechend geneigter Auflagefläche für
den Riegel ausgebildet werden. Ein Mitdrehen des Gegenlagers beim Anziehens des
Ankerbolzens wird durch die Neigung des Riegels vermieden.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispielsweise wiedergebenden
Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführung einer
erfindungsgemässen Verankerung; Fig. 2 eine weitere Ausführung einer erfindungsgemässen
Verankerung; Fig. 3 einen Querschnitt durch die in Fig. 2 dargestellte Verankerung
entlang der Linie III-III.
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Die aus Fig. 1 ersichtliche, erfindungsgemässe Vorrichtung besteht
im wesentlichen aus einem in ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Aufnahmematerial étngesetzten
Ankerbolzen 2 und einem insgesamt mit 3 bezeichneten, mit dem Ankerbolzen 2 verbundenen
Riegel. Der Ankerbolzen 2 ist in eine im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des
Aufnahmematerials 1 verlaufende Verankerungsbohrung 1a eingesetzt. Eine ebenfalls
von der Oberfläche des Aufnahmematerials 1 ausgehende Hilfsbohrung lb kreuzt die
Verankerungsbohrung la unter einem Winkel von ca 450. Die Verbindung des Riegels
3 mit dem Ankerbolzen 2 erfolgt über ein dem Gewinde des Ankerbolzens 2 entsprechendes
Innengewinde 3a des Riegels 3. Zwischen dem Kopf des Änkerbolzens 2 und dem zu befestigenden
Bauteil 4 ist eine Unterlagscheibe 5 angeordnet. Der Riegel 3 ist nach Art einer
Blattfeder ausgebildet, die vorzugsweise in Richtung des Ankerbolzens 2 federnd
ist. Beim Setzvorgang wird zunächst der Riegel 3 in die Hilfsbohrung 1b eingesetzt
und beispielsweise mittels eines Hilfswerkzeuges gegenüber der Verankerungsbohrung
la ausgerichtet. Sodann wird der Ankerbolzen 2 durch das zu befestigende Bauteil
4 hindurch in die Verankerungsbohrung la eingeführt und in den in die Verankerungsbohrung
la ragenden Riegel 3 eingeschraubt. Beim Vorspannen der Verankerung durch Aufbringen
eines Drehmomentes am Ankerbolzen 2 wird der blattfederartig ausgebildete Riegel
3
elastisch verformt. Bei einem anschliessenden Sichsetzen des Aufnahmematerials
1 kann der Riegel 3 ausgleichen und einen wesentlichen Abbau der Vorspannung der
Verankerung verhindern.
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Die aus den Fig. 2 und 3 ersichtliche Vorrichtung entspricht funktionsmässig
weitgehend derjenigen gemäss Fig. 1. In einem insgesamt mit 11 bezeichneten Aufnahmematerial
befinden sich eine im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Aufnahmematerials
11 verlaufende Verankerungsbohrung lla sowie eine diese kreuzende Hilfsbohrung llb.
In die Verankerungbohrung lla ist ein Ankerbolzen 12 eingesetzt. In der Hilfsbohrung
11b befindet sich ein insgesamt mit 13 bezeichneter Riegel. Der Riegel 13 besteht
aus zwei parallel zueinander angeordneten Teilen 13a, 13b. Durch diese Ausbildung
ist der Riegel 13 relativ einfach und wirtschaftlich durch Stanzen herstellbar.
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Wie der in Fig. 3 dargestellte Querschnitt zeigt, sind die Endbereiche
des Riegels 13 etwa U-förmig ausgebildet. Somit entsteht eine günstige Auflagefläche
des Riegels 13 an der Wandung der Hilfsbohrung llb. Der Ankerbolzen 12 ist durch
ein zu befestigendes Bauteil 14 hindurch in die Verankerungsbohrung lla eingesetzt.
Zwischen dem Kopf des Ankerbolzens 12 und dem Bauteil 14 ist eine Unterlagscheibe
15 angeordnet. Eine Hülse 16 dient der Aufnahme von Querkräften sowie dem Zentrieren
des Ankerbolzens 12. Der Riegel 13 weist eine im wesentlichen dem Aussendurchmesser
des Ankerbolzens 12 entsprechende Durchtrittsöffnung 13c auf. Das Ende des Ankerbolzens
12 ist in ein in die Verankerungsbohrung lla eingesetztes, hülsenförmiges Gegenlager
17 eingeschraubt. Das Gegenlager liegt auf der in Lastangriffsrichtung abgewandten
Seite des Riegels 13 am Teil 13b des Riegels 13 an. Zu diesem Zweck ist das Gegenlager
17 mit einer der Neigung der Hilfsbohrung 11b entsprechenden Auflagefläche versehen.
Bei der Montage der Vorrichtung wird zunächst das Gegenlager 17 bis zum Grund der
Verankerungsbohrung lla eingeführt. Sodann wird der Riegel 13 in die
Hilfsbohrung
11b eingesetzt. Schliesslich wird der Ankerbolzen 12 samt der Hülse 16 durch das
zu befestigende Bauteil 14 hindurch in die Verankerungsbohrung lla eingeführt und
durch den Riegel 13 hindurch in das Gegenlager 17 eingeschraubt. Beim Vorspannen
der Verankerung wird auch hier der Riegel 13 in Lastangriffsrichtung des Ankerbolzens
12 verformt. Durch die mehrteilige Ausbildung des Riegels 13 kann dessen Federkennlinie
den entsprechenden Verhältnissen angepasst werden. Nach dem Einsetzen des Riegels
13 in die Hilfsbohrung 11b kann diese beispielsweise mittels eines Pfropfens oder
mittels einer aushärtenden Masse verschlossen werden.
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