DE3833227C2 - Keilscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Keilscheibe.

Es ist bekannt, Winkelabweichungen solcher als Anker ausgebildeten Zugglieder im Ankerkopfbereich auszugleichen. Dies geschieht beispielsweise durch Kugelkalotten oder Keilscheiben, welche Mittel auch ein Nachspannen der Anker ermöglichen. Nachteilig bei diesen bekannten Konstruktionen ist, daß es keine universell einsetzbare Lösung gibt. Kugelmuttern mit Kalottenplatten z.B. erlauben unterschiedliche Neigungen nur im Bereich von ca. 5° zu kompensieren. Das reicht in der Regel nicht aus. Keilscheiben decken dagegen schon einen größeren Winkelbereich ab. Dieser liegt bei 12°. Keilscheiben mit 12° Neigung haben jedoch den Nachteil, daß die Selbsthemmung bei Stahl überschritten ist. Die Keilscheiben verrutschen und der Ankerstab wird zusätzlich auf Abscheren belastet.

Aus der CH-PS 569 848 ist eine Keilscheibe bekannt als Element einer dreiteiligen Vorrichtung, die dazu dient, die Abstützung bei einem geneigten Ankerkopf zu gewährleisten. Neben der Keilscheibe ist hierzu noch ein Stützteil und ein bewegliches Zwischenteil erforderlich. Um eine geeignete Abstützung eines Zugankers vorzunehmen, müssen jeweils die drei unterschiedlichen Bauteile vorhanden sein und in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden. Es handelt sich nicht um universell einsetzbare Elemente.

Im Hinblick auf den vorbeschriebenen Stand der Technik ist die technische Problemstellung dahingehend gegeben, eine Keilscheibe anzugeben, die bei baulich einfacher Gestaltung gebrauchstechnisch günstiger ist.

Die Aufgabe ist bei der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst.

Die hierdurch geschaffene Keilscheibe ermöglicht sowohl als alleiniges Element, wie auch durch mehrere aufeinandergesetzte Elemente, sowohl einen Winkelausgleich wie auch die Aufnahme einer Kugelmutter. Darüber hinaus ist auch eine direkte Anlage an einer Unterlage, Spundwand oder Ankerplatte ermöglicht. Etwaige Winkelabweichungen der Auflagefläche lassen sich leicht und schnell ausgleichen. Trotzdem der Keilwinkel kleiner als 12° sein kann, ist ein Ausgleich über ein Mehrfaches von 12° möglich. Der Verstellbereich bei drei Keilscheiben geht beispielsweise von 0-36°. Auch besteht bei Verwendung von drei Keilscheiben die Möglichkeit, die Neigung in zwei Ebenen einzustellen, dies sogar in stufenloser Überlagerung. Das führt zu einer hochgradigen Feineinstellung. Dabei ist es günstig, wenn der vorstehende Formschlußbund an der Ankathetenfläche ausgebildet ist. Er befindet sich dadurch auf der relativ kleineren Fläche der Keilscheibe. Die relativ größere Hypothenusenfläche bildet dann dagegen die zum Eintritt des Formschlußbundes dienende Aufnahmeaussparung, welche das andere Formschlußelement ist.

Da der exponierte Formschlußbund nicht der Auflagerfläche, beispielsweise der Spundwand oder einem sonstigen Widerlager oder dem Objekt, selbst zugewandt wird, steht die flächengrößere Keilfläche als maximale Auflagefläche zur Verfügung. In günstiger Weise ist die Aufnahmeaussparung trichterförmig gestaltet. Das hat selbstzentrierende Wirkung und trägt überdies zu einem gro­ ßen nutzbaren Kippwinkelbereich in Bezug auf den Anker bei. Außerdem ist die Aufnahmeaussparung zweckmäßig gestuft ge­ staltet. Diesbezüglich erweist sich eine Ausgestaltung in der Weise als vorteilhaft, daß die Aufnahmeaussparung über einen Teil des Umfangs der zentralen Bohrung gestuft und über einen Teil des Umfangs trichterförmig gestaltet ist. Das bringt zum einen die bereits erwähnte Zentrierung und zum anderen einen durch die Stufe erzielten Verhakungsrand, welcher gegenüber Keilschlupfkräften besonders wirksam ist. Optimiert ist der erwähnte Sperreffekt dabei dadurch, daß die gestufte Ausführung der Aufnahmeaussparung im Bereich geringerer Dicke der Keilscheibe ausgebildet ist. Weiter erweist es sich als vorteilhaft, daß die geometrische Achse der gestuften Ausbildung senkrecht auf der Hypotenusenfläche steht und daß die geometrische Achse der trichterförmigen Ausbildung senkrecht auf der Ankathetenfläche steht. Weiter wird in Vorschlag gebracht, daß die zentrale Bohrung einen Abschnitt mit zylindrisch ausgebildeter Wandungsfläche auf­ weist und daß die geometrische Achse des Zylinders senkrecht zur Ankathetenfläche verläuft. Weiter erweist es sich als vorteilhaft, daß der Grund der Aufnahmeaussparung mit der der Hypotenusenfläche zugewandten Randkante des Zylinderbe­ reichs im Bereich geringerer Dicke der Keilscheibe teilweise einen gemeinsamen Verlauf bildet. Endlich wird noch vorge­ schlagen, daß der Formschlußbund eine sich zum zylindrischen Bereich der zentralen Bohrung trichterförmig verjüngende Gestaltung aufweist, wobei die geometrische Achse dieses Trichters senkrecht auf der Kathetenfläche steht. Diese Maßnahme führt nicht nur zu einer eine besondere Kalotten­ scheibe verzichtbar machenden Aufnahme für die Kugelmutter, sondern vergrößert auch auf dieser Seite der Keilscheibe den Kippwinkelbereich für den Anker. Die Abschergefahr wird wesentlich verringert bzw. durch das zu beiden Seiten hin sich weitende Lochprofil praktisch völlig behoben.

Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand eines zeichnerisch veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die erfindungsgemäße Keilscheibe in Draufsicht,

Fig. 2 den Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt gemäß Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 die Unteransicht der Keilscheibe,

Fig. 5 eine Draufsicht auf den noch unbestückten Anker­ kopf mit Variante einer Winkelabweichung, an einem Objekt dargestellt und

Fig. 6 den Schnitt gemäß Linie VI-VI in Fig. 5, nunmehr keilscheibenbestückt und verspannt.

Die zur Hangsicherung, als Auftriebssicherung, Auflagerkon­ struktion für Spundwände und sonstige Betonkonstruktionen dienende Halterung besitzt ein Zugglied in Form eines Ankers 1. Es handelt sich in der Regel um hochfestes, stabförmiges Spannstahlmaterial. Der am Objekt O freistehende Ankerkopf 2 weist ein Außengewinde 3 auf. Letzteres wirkt mit dem Innen­ gewinde 4 einer in der Basis kugelförmig gestalteten Mutter 5 zusammen. Diese semisphärische Basis trägt das Bezugszei­ chen 6. Die Kugelfläche selbst ist mit 7 bezeichnet.

Der eigentliche Ankerungsbereich, beispielsweise in einem Felsabschnitt eines Hanges oder dergleichen ist nicht näher dargestellt. Das austrittsseitige Ende zeigt dagegen einen Abschnitt eines Bohrlochs 8, welches konzentrisch um den Ankerquerschnitt einen freien Ringraum 9 beläßt. Dessen lichter Durchmesser wird so bemessen, daß zu erwartende Kluftverschiebungen senkrecht zum Anker 1 nicht zu einer Scherwirkung führen. Nach dem Setzen der Halterung und dem Abklingen der Gebirgsverformungen wird der Ringraum 9 in aller Regel mittels Zementmörtels gefüllt.

Je nachdem, ob es sich um einen Temporär- oder Permanentan­ ker handelt, kann lochaustrittsseitig eine ein deckungsglei­ ches Bohrloch zum Ringraum 9 aufweisende Zwischenlage 10 beigefaßt werden. Diese erstreckt sich parallel zur Frontwand 11 des Objekts O. Auch das diesbezügliche Bohrloch 12 berücksichti­ gt den Raumbedarf für die Freibeweglichkeit, insbesondere Querbeweglickeit des Zuggliedes sprich Anker im Gesamt-Bohr­ loch 9/12.

Die geometrische Achse A-B des Ankers 1 erstreckt sich wink­ lig zur vertikalen Frontwand 11 des Objekts O. Der diesbezüg­ liche Neigungswinkel α beträgt ca. 65°. Um eine im we­ sentlichen senkrecht zur geometrischen Achse A-B des Ankers 1 sich erstreckende Widerlager/Spannebene zu schaffen, sind Keilscheiben K zur Unterfütterung bzw. Ausfüllung des Winkel­ raumes zwischen der Zwischenlage 10 und der Mutter 5 gelegt. Es handelt sich um insgesamt drei Keilscheiben K, welche untereinander formidentisch gestaltet sind. Die Keilschei­ ben K besitzen eine Neigung von 12°. Dieser Keilwinkel ist mit β bezeichnet (siehe Fig. 2).

Zum "Auffädeln" der Keilscheiben K auf den Ankerkopf 2 sind diese mittig durchbrochen, bezeichnet als zentrale Bohrung 13. So liegen Ring-Keilscheiben vor. Deren engster, zylindri­ scher Bohrungs-Abschnitt besitzt einen Durchmesser, der etwa dem zweieinhalbfachen Durchmesser des Ankerkopfes 2 ent­ spricht. Der die zentrale Bohrung 13 umschreibende Ringkör­ per jeder Keilscheibe K besitzt eine radiale Breite, die etwas kleiner ist als der besagte lichte Druchmesser der zentralen Bohrung 13.

Die konkreten Maße sind: Scheibenaußendurchmesser ca. 105 mm, Bohrungsdurchmesser ca. 41 mm, maximale Dicke der Schei­ be ca. 30 mm, minimale Dicke der Keilscheibe an der diame­ tral gegenüberliegenden Seite ca. 8 mm. Das Material ist GTW 40.

Die in einer Art Bogenstapel ausgerichteten, über die Mutter 5 unter axialen Druck bringbaren Keilscheiben K stehen in fugenübergreifendem Formschlußverbund zueinander.

Hierzu bildet die Ankathetenfläche a jeder Keilscheibe K einen diese Fläche axial überragenden Formschlußbund 14 aus. Das Überstandsmaß liegt bei ca. 2 mm. Der Formschlußbund 14 erstreckt sich konzentrisch zur zentralen Bohrung 13. Seine periphere Randflanke 14′ ist in Auswärtsrichtung sich verjün­ gend geschrägt (Winkel γ ca. 15°). Der in der Diametra­ len gemessene Fußabstand des Formschlußbundes 14 liegt bei 60 mm.

Auf der anderen Seite der Hypotenusenfläche b, bildet die Keilscheibe K eine Aufnahmeaussparung 15 für den Formschluß­ bund 14 der benachbarten Keilscheibe K aus.

Die besagte Aufnahmeaussparung 15 ist im Grunde trichterför­ mig gestaltet. Der Trichter T1 weitet zur Hypotenusenfläche b. Der Flankenwinkel des Trichters beträgt ca. 45°.

Wie Fig. 2 besonders deutlich entnehmbar, ist die trichter­ förmige Aufnahmeaussparung 15 zusätzlich gestuft. Die ent­ sprechende Stufung trägt das Bezugszeichen 16. Die besagte Stufung 16 liegt im Bereich der abnehmenden Dicke der Keil­ scheibe K. Die Stufung 16 erstreckt sich also nur über einen Teil des Umfangs der zentralen Bohrung 13, so daß die Aufnahmeaus­ sparung 15 also von einem diesbezüglichen Teil und einem Teil des trichterförmigen Abschnitts gebildet ist. Es han­ delt sich um einander durchdringende geometrische Formen eines geometrischen Kegelstumpfes und einer flachzylindri­ schen Scheibe. Die Tiefe der Stufung 16 ist etwas größer als die Höhe des vorspringenden Formschlußbundes 14. Zur weite­ ren Erläuterung der geometrischen Zusammenhänge und auch zum besseren diesbezüglichen Verständnis wird ausgeführt, daß die geometrische Achse x-x der Stufung 16 senkrecht auf der Hypotenusenfläche b steht und daß die geometrische Achse y-y der trichterförmigen Ausbildung senkrecht auf der Ankatheten­ fläche a steht (vgl. Fig. 2). Der Achsenschnittpunkt liegt kurz oberhalb von b. Wie Fig. 4 überdies entnehmbar, keilt die sichelartige Stufung 16 in einem sich verjüngenden Bogen­ flächenabschnitt in die Trichterflanke der Aufnahmeausspa­ rung 15 aus. Die Druchdringungslinie trägt das Bezugszeichen 17. Start- und Endpunkt 17′, 17′′ liegen etwa gleich weit entfernt von der durch den Schnittverlauf III-III definier­ ten Ebene (quer zur Keilschrägung). Die Stufung 16 nimmt etwa die Hälfte der Aufnahmeaussparung 15 ein.

Der zylindrisch ausgebildete Abschnitt, insbesondere Wan­ dungsabschnitt der zentralen Bohrung 13 erstreckt sich kon­ zentrisch zur geometrischen Achse dieses Zylinders. Die Achse des Zylinders verläuft demzufolge ebenfalls senkrecht zur Ankathetenfläche a und fällt mit der Achse y-y zusammen.

Der Grund 16′ der Stufung 16 der Aufnahmeaussparung 15 bil­ det mit der der Hypotenusenfläche b zugewandten Randkante 18 des Zylinderbereichs im Bereich geringerer Dicke der Keil­ scheibe K teilweise einen gemeinsamen Verlauf. Der gemeinsa­ me Verlauf bezieht sich auf den Startpunkt 17′ und den daran anschließenden Bogenverlauf.

Die der anderen Seite der Keilscheibe K zugewandte, also der Ankathetenfläche a näherliegende Randkante 19 des zylindri­ schen Abschitts der zentralen Bohrung 13 ist die Übergangs­ kante eines in dieser Richtung anschließenden und zur Anka­ thetenfläche hin sich weitenden Trichters T2. Auch dessen geometrische Achse y-y erstreckt sich senkrecht zur Ankathe­ tenfläche a. Es liegt also auch hier ein rotationssymmetri­ scher Trichterflankenverlauf zur Axialen vor. Der Flankenwin­ kel beträgt auch hier ca. 45°. Statt eines linearen Flanken­ winkels kann auch eine kalottenförmige Ausbildung gewählt sein, die also die konkave Gegenfläche zur konvexen Kugelflä­ che 7 der semisphärischen Basis 6 aufweist.

Der aus Fig. 6 ersichtliche Ineinandergriff der einzelnen Keilscheiben K verhindert wirksam selbst bei hohen Spannkräf­ ten das Auskeilen der einen oder anderen Keilscheibe und somit das Verrutschen der Spannhalterung. Die Reaktion des auf Zug beanspruchten Ankers 1 geht über die Kugelfläche 7 in eine Druckbelastung über, die den Ineinandergriff der bogengestapelten Keilscheiben K zudem sichert.

Die entsprechende Halterung eröffnet auch die vorteilhafte Möglichkeit, drei Keilscheiben aufeinander zu legen und die Neigung in zwei Ebenen einzustellen. Eine solche Situation ergibt sich für die Variante in Fig. 5. Hierbei würde die mittlere Keilscheibe um ein entsprechendes Maß verdreht werden, bis die satte Auflage an den benachbarten Keilschei­ ben K am Scheibenpaket vorliegt.

Claims (9)

1. Keilscheibe (K) zur Verwendung bei der Halterung von ein Zugglied aufweisenden Verpreßankern bzw. Injektionsankern, mit einer zentralen Bohrung (13), durch welche hindurch sich das Zugglied erstreckt, mit einer ersten und einer zweiten Breitseite, wobei an der an Ankathetenfläche (a) ausgebildeten ersten Breitseite oder der als Hypothenusenfläche (b) ausgebildeten zweiten Breitseite ein vorspringender Formschlußbund (14) und an der anderen Breitseite eine Aufnahmeaussparung (15) ausgebildet ist, wobei die Aufnahmeaussparung (15) sich in einer Auflagefläche der Keilscheibe (K) befindet und die Aufnahmeaussparung (15) zum Eingriff des Formschlußbundes (14) passend ausgebildet ist, wobei der Formschlußbund (14) eine sich verjüngende Aufnahme (T2) für eine Kugelmutter aufweist.

2. Keilscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeaussparung (15) trichterförmig gestaltet ist (Trichter T1).

3. Keilscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeaussparung (15) gestuft (Stufung 16) ausgebildet ist.

4. Keilscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeaussparung (15) über einen Teil des Umfangs der zentralen Bohrung (13) gestuft und über einen Teil des Umfangs trichterförmig ausgebildet ist (Trichter T1).

5. Keilscheibe nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gestufte Ausführung (Stufung 16) der Aufnahmeaussparung (15) im Bereich geringer Dicke der Keilscheibe (K) ausgebildet ist.

6. Keilscheibe nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Achse (x-x) der gestuften Ausbildung (Stufung 16) senkrecht auf der Hypotenusenfläche (b) steht und daß die geometrische Achse (y-y) der trichterförmigen Ausbildung (Trichter T1) senkrecht auf der Ankathetenfläche (a) steht.

7. Keilscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Bohrung (13) einen Abschnitt mit zylindrisch ausgebildeter Wandungsfläche aufweist und daß die geometrische Achse (y-y) des Zylinders senkrecht zur Ankathetenfläche (a) verläuft.

8. Keilscheibe nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund (16′) der Stufung (16) der Aufnahmeaussparung (15) mit der der Hypotenusenfläche (b) zugewandten Randkante (18) des Zylinderbereichs im Bereich geringerer Dicke der Keilscheibe (K) teilweise einen gemeinsamen Verlauf bildet.

9. Keilscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verjüngende Gestaltung der Aufnahme (T2) des Formschlußbundes (14) trichterförmig zum zylindrischen Bereich der zentralen Bohrung (13) hin ist, wobei die geometrische Achse (y-y) des Trichters (T2) senkrecht auf der Ankathetenfläche (a) steht.