DE3879807T2 - Doppelt wirkender Anker. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen doppelt wirkenden Anker und ein Verfahren zum Fixieren eines derartigen doppelt wirkenden Ankers.
• Derzeit gibt es auf dem Gebiet von Befestigungselementen unterschiedliche Arten von Verankerungen, die sich in zwei Gruppen unterteilen lassen: a) Verankerungen mit mechanischer Befestigung auf der Grundlage der Ausdehnung von metallischen Elementen durch ein Anzugsmoment, einen Aufweitungskegel und dergleichen, und b) Verankerungen, deren Abstützung durch das Maftvermögen von Mörtel erreicht wird, der an ihnen im Wege einer Ummörtelung angebracht wird.
• Dieser Typ von Anker ist definiert in der Norm der "Union Europeenne pour le Agrement Technique dans la construction" in den ASTM E488-76-Methods Standard to the testing of anchoring resistance in elements of concrete and masonry, Mechanical Fasteners for Concrete, sowie in zahlreichen Veroffentlichungen von mit Verankerungstechnik befaßten Autoren.
• Die DE-A 3 100 730 offenbart einen Großraumanker für die Verwendung auf dem Gebiet des Kohlebergbaues und dergleichen. Der Anker erfordert eine Bohrung mit einer Tiefe von 1,5 bis 4 m in einem Felsenuntergrund. An der Außenfläche des zylindrischen Schafts des Ankers sind Gewinde vorgesehen. Um die Gewinde herum sind Schraubfedern gelegt. Nachdem die Welle des Ankers innerhalb der Bohrung positioniert ist, wird durch die Hohlwelle des Ankers hindurch ein Zweikomponenten-Harz eingespritzt, um den Raum innerhalb des Rohres sowie zwischen dem Rohr und der Bohrung auszufüllen.
• Die vorliegende Erfindung hingegen betrifft das Gebiet der Befestigung eines Trägerelements, beispielsweise einer Schraube, in einer Wandstruktur. Speziell geht die vorliegende Erfindung von dem Stand der Technik aus, der gebildet wird durch einen Stab, der an seinem Außenende eine Lastaufbringvorrichtung aufweist und mit Mörtel in einem Loch zu fixieren ist.
• Aufgabe der Erfindung ist es, die Lastaufnahmefähigkeit des Stabs zu erhöhen.
• Dieses Problem wird gelöst durch ein Zugübertragungselement, welches durch einen Zug gespannt wird, der während des Aushärtens des Mörtels auf die Stange aufgebracht wird.
• Die besonderen, neuen Merkmale der Verankerung sind als Ziel des vorliegenden Patentes folgende:
• a) innerhalb des Trägerinaterials werden entgegengesetzte Zug- und Druckspannungen mit doppelter Wirkung erzeugt, und damit ein Nachspannen innerhalb des Materials und ein Erhöhen der Lastaufnahmefähigkeit;
• b) zwischen die Oberfläche des Ankers und dem einen vergrößerten Durchmesser aufweisenden Loch für die Verankerung werden mehrere spiralförmige oder rohrförmige Elemente eingebracht, über die Mörtel eingespritzt wird, und die außerdem als Verstärkungsstäbe zum Festklemmen und zum grundsätzlichen Erzeugen der Spannung beim Nachspannen dienen;
• c) eine Vergrößerung der Durchmesser und der Länge des Lochs zum Einstellen der Belastungen für die Widerstandsfähigkeit des Trägermaterials;
• d) das Anordnen des Gehäuses in den Widerstandsbereichen des Trägers unter Vermeidung von ausgekleideten, veralteten Bereichen und dergleichen.
• Auf diese Weise wird die Verankerung als Ziel dieses Patentes gebildet durch A) ein Element B, einen Aufnehmer für externe Lasten, bei dem es sich um einen massiven Stab, um einen rohrförmigen Stab oder irgendeine andere Form aus Walzstahl handelt, wobei differenzierte Formen das Haftvermögen des Mörtels verbessern, B) spiralförmige oder rohrförmige Elemente M; C) umgebender Mörtel me. Die Gesamtheit B, M und me wird als Bolzen bezeichnet. Der Mörtel wird durch Einspritzen über das spiralige Element (die Feder) oder gegebenenfalls durch das rohrförmige Element hindurch eingegeben. Wenn der Mörtel noch frisch ist, wird das Element B eingesetzt. Bei kleinen Ankern läßt sich der Mörtel dadurch einbringen, daß B + M zunächst imprägniert wird, und läßt sich außerdem dadurch einbringen, daß er als erstes und unmittelbar vor dem Einbringen des (B + M)-Satzes in das Loch eingespritzt wird.
• Während der Mörtel aushärtet, werden auf das Element B aufgebracht: Spannmoment durch Zug hervorgerufen durch hydraulische Anschlüsse oder andere Verfahren, wodurch Reaktionen hervorgerufen werden, die einen Nachspanneffekt zeitigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Fig. 1 zeigt den einfachsten Typ der erfindungsgemäßen Verankerung.
• Fig. 2 zeigt die Anwendung einer erfindungsgemäßen Verankerung bei ausgehärtetem Mörtel.
• Fig. 3 bezieht sich auf die Anwendung einer Sechskantkopf-Schraube bei der erfindungsgemäßen Verankerung.
• Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Verankerung, bei der das Element B) der Schraube rohrförmig ist.
• Fig. 5 zeigt den Fall, daß der Stab ziemlich lang ist.
• Fig. 6 zeigt den Fall, daß das Element zwischen zwei rohrförmigen Teilen eingebettet ist.
• Fig. 7 zeigt den Fall eines Bolzens beträchtlicher Länge.
• Fig. 8 zeigt die Anwendung der Erfindung bei der Verbindung zweier Trägerelement ähnlich wie Fig. 7.
• Fig. 9 zeigt den Fall, daß das Übertragungselement für Spannungen und ein Gerüst für den Mörtel aus einer Gruppe von länglichen Eisenstreifen gebildet wird.
• Fig. 10 zeigt ein Diagramm der Zugspannungen in dem erfindungsgemäßen Bolzen.
• Fig. 11 zeigt die Änderung der Scherbeanspruchung für den Fall eines normalen Bolzens mit sich ausdehnendem Mörtel.
• Fig. 12 zeigt die kritischen Spannungskurven an der Kante des Bolzens.
• Fig. 13 zeigt die Anderung dieser Spannungen.
• Fig. 14 zeigt den Fall einer Biege-Scher-Verankerung.
• Fig. 15 zeigt ein Diagramm der Spannungen des Verankerungsträgers.
• Fig. 16 zeigt eine erfindungsgemäße doppelt wirkende Verankerung in einem adoben Prüfteil.
Beschreibung der Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen
• Fig. 1 zeigt im einzelnen die vereinfachte Verankerung. Ein Element B ist eine Schraube mit folgenden Gestaltmerkmalen: eine Zone F+C mit Spiralgewinde, eine glatte Zone L und eine Zone R mit einem metrischen Gewinde. Das Element M ist eine Feder, die unterschiedliche Steigung und Durchmesser wie folgt aufweist: eine Zone a des Schrauben-Befestigers B, Zonen b und d zur Übertragung von Spannungen auf das Trägermaterial, eine Zone c für die Kopplung. Das umgebende Material der Schraube bleibt in der glatten Zone L ohne Haftung, unabhängig davon, ob es mit Antihaftmitteln behandelt ist 35 oder nicht.
• Wenn der Mörtel aushärtet, siehe Fig. 2, wird ein Anzugsmoment oder eine Zugkraft T aufgebracht, und wenn die Schraube B sich zu lösen trachtet, zieht sie die Feder, die in der Zone a fixiert ist, mit sich, was eine Verkürzung ihrer Länge (b+c+d) hervorruft, als deren Ergebnis die Durchmesser θ-3 zunehmen.
• Deshalb entstehen in den Zonen b und d mehrere Komplementär-Spannungen Γ-1 und Γ-2, mehrere armierte Wulstverbindungen und mehrere Lasten P-1 und P-2 entgegengesetzten Vorzeichens, die über den Mörtel zu einem Nachspanneffekt auf das Trägermaterial führen.
• Fig. 3 zeigt eine Kopfschraube, die in diesem Fall sechseckig ist und die in ihrer anfänglichen Lage am Boden in den spiralförmigen Linien A der Feder M verbleibt. Wenn der Mörtel auszuhärten begonnen hat, wird ein Anzugsmoment aufgebracht. Spiralwindungen a werden auf den Schraubgewinden versetzt, und als Folge davon dringen diese in den Verbund aus Mörtel und Feder ein, als ob sie in Holz eingeschraubt würden. Die Einheit aus Mörtel und Feder liefert den Effekt eines bloßen Steckers. Die Nach- Zugspannungen sind ähnlich wie im Fall nach Fig. 1.
• Fig. 4 zeigt den Fall, daß das Element B rohrförmig ist. Es besitzt mehrere Gewindeabschnitte R-1 und R-2 sowie einige Schlitze H in Form von Bohrlöchern oder dergleichen, die im Inneren Verbindungen zwischen dein innen befindlichen Mörtel m-i und dem äußeren Mörtel m-e bilden. Federn M-1 und M-2 befinden sich in den Außenbereichen. Der durch das Rohr eingespritzte Mörtel tritt aus den Schlitzen oder Bohrlöchern aus und umhüllt das den Bolzen bildende Element B. In diesem Fall wird die Befestigung der Verankerung mit dem Mörtel erreicht über Haftspannungen mit der Außenwand und außerdem mit dein Inneren des Rohres. Der die als Schere dienenden Schlitze oder Bohrlöcher ausfüllende Mörtel wirkt in bedeutsamer Weise bei dem Anhaften des Rohres an dem umgebenden Mörtel mit. Der Halt der aus Feder und Rohr gebildeten Garnitur innerhalb des Trägermaterials wird erreicht durch das Haften des Mörtels und außerdem durch den Verbindungseffekt und dergleichen, ähnlich wie in Fig. 1.
• Fig. 5 zeigt den Fall, daß ein Stab B sehr lang ausgebildet ist. Das spiralförmige Element besitzt zwei Zonen A-1 und A-2, und der Halt zwischen ihnen läßt sich in korrekter Weise erreichen durch Spiralwindungen mit einer größeren Steigung oder durch Gehäuse aus Kunststoff oder anderem Material.
• Fig. 6 zeigt den Fall, daß das Element B in zwei rohrförmige Elemente A-1 und A-2 eingebettet sind, die durch ein elastisches Gehäuse C-S festgelegt sind. In diesem Fall wird B in dem Bereich der Verankerung A-1 mit Schmiermittel imprägniert oder mit Kunststoff verkleidet und bleibt deshalb ohne Haftvermögen und wird in der Verankerung A-2 eingebettet. Rohre A-1 und A-2, welche die Befestigungsspannungen entgegengesetzten Vorzeichens auf das Trägermaterial übertragen, schaffen eine Nachspannung an dem Träger, was die Ausbildung des Bruchkegels verhindert oder verzögert. Um die Spannungen der Nachspannung über einen Verbindungseffekt zu begünstigen, können konische Muttern A-e und A-i eingesetzt werden.
• Fig. 7 zeigt den Fall eines sehr lang ausgebildeten Bolzens, der in seinem Innenbereich A-2 durch einen Stab B und ein spiralförmiges Element M-2 und in seinem Außenbereich durch ein spiralförmiges Element M-1 benachbart zu einem rohrförmigen Element T ausgebildet ist. Die Elemente M-2 und M-1 sind über ein Gehäuse C-S miteinander verbunden.
• Die Verankerungen als Gegenstand dieses Patents lassen sich auch zum Verbinden von zwei Trägerelementen M-1 und M-2 einsetzen, siehe Fig. 8. In diesem Fall ist das Element B eine Gewindestange B, und das spiralförmige Element an ihr ist eine Mutter F. Das Befestigen im Material M-S-2 erfolgt über einen Verbinder CON oder durch Einbetten der Stange B in Beton oder dem Mörtel. Diese Stange läßt sich als Bügel verwenden, wenn M-S-2 beispielsweise verstärkter Beton ist.
• Fig. 9 betrifft den Fall, daß das übertragende Element für die Spannungen und den verstärkten Mörtel gebildet wird durch einen Satz länglicher Bänder H-i, die durch Ringe A an der Schraube B befestigt sind. An der Außenseite ist eine Beilagscheibe A-r dargestellt, die als Mörtelhalter mit einem Überlaufregulator zum Steuern des Einfüllvorganges dient.
• Es wird nun das Verhalten der Verankerungen, die Gegenstand dieses Patentes sind, beschrieben, wenn die Verankerungen Zugspannungen oder Biegespannungen ausgesetzt werden.
• Wenn die Verankerung einer Biegespannung zwischen sich und dem sie umgebenden Mörtel und zwischen dem Bolzen und dem Trägermaterial ausgesetzt wird, entstehen Zug-, Scher- und Haftspannungen. Die hohen Lasten, welche dieser Typ von Verankerungen als Gegenstand der vorliegenden Erfindung aufnimmt, sind höher als diejenigen, die durch die Normen festgelegt werden, wie sich durch zahlreiche Tests erwiesen hat, die mit unterschiedlichen Materialien ausgeführt wurden. Es ergibt sich, daß neben den angegebenen Spannungen weitere Spannungen entstehen, beispielsweise: Tangentialspannungen an den Spitzen des spiralförmigen Teils oder hervorgerufen durch einen Verbindungseffekt an den Wülsten, wie es im Fall der Feder oder an dem spiralförmigen Teil im Fall der rohrförmigen Übertragung oder bei einem anderen Typ, welcher zu Spannungen an dem Befestigungsteil führt, der Fall ist. Das Ermitteln des Prozentsatzes des Einflusses durch den einen Typ von Spannung oder durch den anderen Typ ist praktisch unmöglich, da diese das Durchführen sehr schwieriger Prüfungen erforderlich machte.
• Bei dem Entwurf der verschiedenen Verankerungen als Gegenstand dieses Patentes haben wir auf die Bolzen-Theorie zurückgegriffen, was weiter unten ausgeführt wird. Für die Darstellung der Gesetzmäßigkeiten für jede der Spannungen geben wir die Tiefe des Bohrlochs in Ordinatenwerten an, beginnend bei einem Niveau Ho an dessen Kante, wobei die Spannungen auf der Abszisse aufgetragen ist.
a) Zugspannungen:
• Wenn der Bolzen belastet wird, entstehen gewisse Zugspannungen in dem Lager, was bei Erreichen des Grenzwertes den Bruchkegel erzeugt. Fig. 10 zeigt die Veränderung der Spannungen eines normalen Bolzens mit einer Tiefe H-7. Um die Widerstandsfähigkeit des Trägers zu erhöhen, müssen die Spannungen an der Kante vermieden werden. Dies wird durch das vorliegende Erfindungspatent erreicht, wenn die Kurve A-1 (Bereich der unter Druck arbeitenden Verankerung) getrennt ist von der Kurve A-2 (der unter Zug arbeitende Bereich des Ankers). Die Kantenspannungen, die jetzt entgegengesetzt sind, wurden zu Stellen C'D' und CD verlagert, um auf diese Weise den Transfer der kritischen Spannungen zur Innenseite des Lagers zu erreichen, wo bereits eine größere Widerstandsfähigkeit und darüber hinaus durch den Nachspanneffekt Druckspannungen herrschen.
b) Scherspannungen:
• Diese werden in dem Mörtel erzeugt, der sich in dem Raum zwischen den Spiralwindungen oder, im Fall der rohrförmigen Verankerungen, in dem von der Wellung belassenen Raum sowie in dem Raum befinden, welcher über die Schlitze den Innenmörtel mit dem Außenmörtel verbindet. Diese Spannungen werden von dem Bolzen über die Unebenheiten des Bohrlochs in das Trägermaterial übertragen. Das Em/Es-Verhältnis zwischen den Elastizitätsmoduln des Mörtels und des Trägers ist sehr wichtig für die Verteilung dieser Spannung.
• Fig. 11 zeigt die Änderung dieser Spannung für den Fall eines normalen Bolzens mit der Tiefe H-7 bei expansivem Mörtel ohne Harze (verwendet für die Tests, die am Schluß dieser Beschreibung näher erläutert sind) mit einer Kurve 1 für Em=2,9x10&sup5; Kp/cm² und mit Harz-Mörtel als Kurve 2 mit Em = 7,5 x 10&sup4; kp/cm², wobei beide Materialien in B-200 Beton eingegeben wurden. Bei beiden Kurven werden die kritischen Spannungen an der Kante verursacht und nehmen ab, wenn das Em/Es-Verhältnis zunimmt. Die Untersuchung der zu verwendenden Mörtel ist damit bedeutsam. Die Verteilung der Kurven in den Zonen A-1 und A-2 ist in Fig. 12 dargestellt. Da die Scherspannungen proportional zu dem Widerstand unter Druck in dem Lager sind, war es möglich, über eine nach innen erfolgende Verlagerung und das Nachspannen die Lastaufnahmefähigkeit des Lagers heraufzusetzen.
c) Haftspannungen:
• Fig. 13 zeigt die Änderung dieser Spannungen. In diesem Fall ist der Einfluß der Spannungen an der Kante geringer als zuvor.
• Da diese Spannungen ebenfalls proportional zu dem Druckwiderstand sind, erhöht das patentgemäße System auch die Aufnahmefähigkeit des Lagers durch Haftung.
d) Weitere Spannungen:
• Die möglichen Tangentialspannungen durch den Verbindungseffekt und die Ausdehnung des Mörtels und dergleichen, die durch das System spezifiziert und differenziert werden, sind schwierig zu quantifizieren und zu qualifizieren. Folgt man dieser Spannungsverteilung, so läßt sich die Theorie der Verankerungen nach dem vorliegenden Patent anhand der eine große Länge aufweisenden Verankerung gemäß Fig. 5 erläutern.
• Wenn wir nach dem Aushärten des Mörtels ein Anziehmoment aufbringen, zeigt die Schraube die Neigung, herauszuwandern. In einem Bereich A-2 werden die vorerwähnten Spannungen erzeugt, und im Hinblick auf die Unmöglichkeit, sie zu quantifizieren, wollen wir sie zu einer Haftspannung Γ-2 zusammenfassen, welche gemäß der dargestellten theoretischen Kurve verteilt ist. In dem Bereich A-1 ruft die Reaktionskraft gegen die Außenwand des Lagers weitere Spannungen entgegengesetzten Vorzeichens hervor, die durch die Kurve Γ-1 dargestellt sind. Die Ergebnisse dieser Spannungen sind zwei entgegengesetzte Lasten c-1 und t-1, und demzufolge eine Nachspann-Last auf das Trägermaterial. Würde die Reaktion c-1 nicht auf das Lager einwirken, würde sie aufgrund der Zugspannungen Γ-2 zu einem Bruchkegel führen, abhängig von der Richtung der Erzeugenden bc und bd. Da keine Haftung mit dem Mörtel in dem Bereich der Schraube L Vorhanden ist, liegt die Einbettung der Garnitur im Inneren des gewählt ten Bereiches C. Aufgrund dieser Umstände wird, wenn die Oberfläche des Bruchkegels erhöht wird, die Ausbildung des Kegels vergrößert oder verzögert. Ist einmal das Anzugsmoment aufgebracht, wird eine Reaktion c-1 sowie der Kegel in der entgegengesetzten Richtung erzeugt, b', c', d, und als Folge davon der Druck des Trägermaterials in der Zone cc' und dd'.
• Wenn in Fig. 6 sukzessive Zuglasten auf die Stange b aufgebracht werden, welche mit einem Antihaftmittel in ihrer Zone A-1 imprägniert wurde, und Schrauben T2 und T1 angezogen werden, oder ein direktes Anzugsmoment auf die Schraube T-2 aufgebracht wird, erweitert sich die Verankerung A-2 und wird die Verankerung A-1 zusammengedrückt, so daß der an diesen Verankerungen haftende Mörtel die Haftspannungen Γ-2 und Γ-1 auf das Trägermaterial überträgt, was ähnliche Effekte auf dieses Material hervorruft, wie sie oben in Bezug auf Fig. 5 erläutert wurden.
• Fig. 14 zeigt den Fall, daß die Verankerung Biege- Scher-Lasten aufnimmt. Diese Lasten führen zu Druckspannungen in dem Trägermaterial am Berühngsumfang des Lagers mit dem Bolzen, von denen wir annehmen, daß sie gemäß der durch die Kurve KN gegebenen Gesetzmäßigkeit verteilt sind. Maximale Spannungen MN werden an der Kante erzeugt. Normalerweise erfolgt ein Versagen des Befestigungsvorganges durch Bruch des Lagers, vgl. den Schnitt 2-2 in den Fig. 14 und 15 des Verankerungslagers, bevor der Abschnitt des Elements B oder der aus dem Verbinderrohr im Fall einer rohrförmigen Übertragung gebildete Abschnitt erschöpft ist.
• Bei dem System nach der vorliegenden Erfindung und bei Belastung der Verankerung durch Biege-Scherbeanspruchung, werden die Lastaufnahmefähigkeit des Lagers und deshalb der Widerstand der Verankerung gemäß folgenden Kennwerte erhöht: a) wenn der umgebende Mörtel vorhanden ist, geht der Durchmesser des Lagers von θ-A auf θ-T in Fig. 14 über. Die Spannungen Γ-s, die in dem Lager erzeugt werden, verringern sich um das Verhältnis (θ-A)/(θ-T); b) aufgrund seines hohen Widerstandswerts und auch weil er durch die Schraube im Außenbereich gespannt wird, hat dieser Mörtel stets einen größeren Widerstand als das Lager; c) wenn das Lagermaterial durch die Spannungen Γ-c in Fig. 14 komprimiert wird, nimmt der Druckwiderstand zu; d) wenn die Reaktionskräfte Q und T wirken, ist das Ergebnis dieser Wirkung zum Inneren des Lagers hin gerichtet.
• Für die Entwicklung dieser Erfindung und zum Verifizieren der angegebenen Theorie wurden zahlreiche Prüfungen mit verschiedenen Stoffen durchgeführt, beispielsweise: Hohl- und Massivziegelkonstruktionen, von denen einige mehr als 300 Jahre alt und vollständig verwittert waren; Beton unterschiedlicher Widerstandsfähigkeit und sogar im Adoben.
Prüfungsbeispiele
• Diese Prüfungen wurden durchgeführt mit einem hydraulischen Hebebock, der entsprechend eingerichtet wurde und einen Kolbenquerschnitt von 16,4 cm² aufwies und außerdem eine Dehnungsmeßbrücke enthielt. Die Lager für die Prüfwerkzeuge wurden mit einem Abstand angeordnet, der mehr als das zweieinhalbfache der Länge der Verankerung betrug. Auf diese Weise konnten wir den Platteneffekt vermeiden, der die Bildung des Bruchkegels verhindert hätte. Die Besonderheiten der verwendeten Mörtel waren folgende:
Mörtel ohne Epoxykomponenten:
• freie Ausdehnung ASTM C-157 0, 10 %
• Elastizitätsmodul 3 bis 3,5 c 10&sup5; kg/cm³ Festigkeit (12 % Wasser) Druckbeanspruchung Biege-Zugbeanspruchung Tage
Prüfung A) In einem Prüfteil von 40x40x40 Massivbeton B-200
• Verankerung: Sechskant-Kopfschraube (Fig. 3) in Stahl 8,8 und Abinessungen L=120, 0-1=10.
• Spiralelement: Rostfreier Stahl ANSI 302 0=1 und Anmessungen (Fig. 1) θ-1=9, θ-2=12, θ-3=18, a=12, b=20, c=44, d=16.
• Bohrloch: 0-18, L=100; angeordnet in der Mitte einer Seite.
• Aushärtungszeit: 76 Stunden
• Lasten: Anzugsmoment: 4m/kg, aufgebracht 12 Stunden nach dem Einspritzen;
• Zugbeanspruchungen: über eine Dauer von mehr als 5 Minuten wurden sukzessive Lasten bei verschiedenen Drücken von 140, 160 und 220 kg/cm² aufgebracht. Es wurden keine Anormalitäten oder Lastabfälle erzeugt.
• Bruch: 260*16,4=4.264 kgs in dem Prüfteil bricht in Sternform, ohne daß ein Bruchkegel erzeugt wird.
Untersuchung der Spannungen:
• a) Stahl-Zugspannung der Schraube.
• Kleinster Durchmesser der Gewindeschraube 0 = 8.
• b) Mittlere Beanspruchung der Mörtel/Beton-Haftung
• Bemerkung:
• A) Das Fehlen der Ausbildung des Bruchkegels zeigt, daß das Einbetten am Boden der spiralförmigen Zone b erfolgte (Fig. 1).
• B) Die Stahlbeanspruchung zeigt, daß die Elastizitätsgrenze erreicht worden ist und der Grenzpunkt zwischen der Erschöpfung der Schraube und der Lastaufnahinefähigkeit des Trägermaterials erreicht war.
• C) Vergleichen des Haftvermögens b) mit demjenigen der in Beton eingebetteten gewählten Stange ergibt sich gemäß C.E.B. zu Γdn= 0,76Γbk.
• In diesem Fall beträgt der Wert Γdn=0,076x200=152 kg/cm². Der Faktor der Zunahme der Widerstandsfähigkeit aufgrund des erfindungsgemäßen Systems ist die Zunahme der Lastaufnahmefähigkeit des Betons äquivalent zu
Prüfung B) In einem Prüfungsstück eines 20x30x55- Adobens mit einer Höchstbeanspruchung einer Probe von 62 kg/cm² (Fig. 6 und 16).
• Verankerung: Bestehend aus zwei Verankerungen A-1 und A-2 mit den Abmessungen L=250, θ-e=18, θ-i=14 mm, gewellt in einem Bereich 2 und mit drei Längsschlitzen von 4 mm bei einer Länge L=120 mm. Diese Verankerungen werden durch Kunststoffguß zusammengeführt. Die Gesamtlänge der Verankerung beträgt 500 mm.
• Spiralelemente: Jede Verankerung besitzt zwei Spiralelemente M-1 und M-2 in sich.
• Verbinder: B, mit Gewinde versehene Stange θ-10, Stahl ST-35, imprägniert mit Schmiermittel im eingebetteten Bereich der Verankerung A-1.
• Scheibenverbindung A-1=32-18-15.
• Bohrloch: Länge 550 mm, φ=32.
• Prüfwerkzeuge: Hydraulischer Hebebock mit einem Flächenkolben von 16,4 cm².
• Nützliche Ausgestaltung: Das Prüfungselement ist frei ohne Abstützung. Der Hebebock wird direkt über ein Trägerwerkzeug in Form eines "U" auf die Verankerung aufgebracht.
• Erste Prüfung: Lasten: Die Zugbeanspruchung T wird sukzessive für Zeitdauern von mehr als 5 Minuten und sukzessives Anziehen der Schrauben T-1, T-2 erreicht.
• Es werden Zuglasten von 140, 160, 200, 240 und 270 kg/cm² aufgebracht.
• Bruch: Bruch des Verbinders bei 320 x 16,4=5.248 kgs. Der Verbinder wurde gestreckt und brach bei Schraube T-2.
• Zweite Prüfung: Der Abstand d des Werkzeugs U wird verringert, und es wird erneut der Hebebock in der gleichen Weise angebracht.
• Belastungen: Gleiche Lasten wie in der Prüfung 1) werden für gleiche Zeitdauern aufgebracht.
• Bruch: Bruch des Verbinders bei 300 x 16,4 = 4.920 kgs. Der Verbinder bricht in der gleichen Weise in der Prüfung 1).
• Der Prüfling zeigte nach diesen Prüfungen keinerlei Risse oder Anderungen sonstiger Art.
Untersuchung der Spannungen:
• a) Stahlspannung im Verbinder erste Prüfung Γ
• zweite Prüfung Γ
• b) Haftspannungen in den gewählten Bereichen:
• erste Prüfung
• zweite Prüfung
Anmerkung:
• A) Das Fehlen der Ausbildung des Bruchkegels und das Fehlen von Querbruch des Prüflings zeigt, daß im Inneren des Adobens eine Nachspannung erfolgt ist bei einem Querschnitt 1-1 von:
• B) Ein Vergleich des Haftvermögens b) mit demjenigen des in Beton eingebetteten gewählten Stabs ergibt sich gemäß C.E.B. zu Γdn=0,O76Γbk.
• Nimmt man als charakteristische Festigkeit für den Adoben Γbk = 62/1,5 = 41,33, so beträgt Γdn=0,076x41,33=3,14 kg/cm² mit dem Faktor der Zunahme der Festigkeit durch den Einfluß weiterer Spannungen bei dem erfindungsgemäßen System mit einem Wert von (b,20) k = 72,54/3,14 = 23,10.
Prüfung C): Eine Scher-Biege-Beanspruchung bei der selben Verankerung wie in der Prüfung B).
• Ein Zurückziehen der Pumpe und des Werkzeuges U ermöglicht das Nachspannen des Prüflings durch Rückhalten seitens der Muttern T-1 und T-2. Der Prüfling wird auf einer Prüfbank befestigt und hinsichtlich des Scherverhaltens geprüft, indem die Festigkeitswerkzeuge auf die Mutter T-2 mit einer Spanne von 15 mm angesetzt werden. Die Durchbiegungen werden mit einem an der Mutter angebrachten Flexometer gemessen.
• Lasten: Für jeweils 5 Minuten wurden Lasten von 525 bzw. 1050 kgs aufgebracht, und man erhielt Auslenkungen von weniger als V/400.
• Bruch: Q=1.350 kgs. Der Prüfling bricht im Längsschnitt der Verankerung.
Untersuchung der Spannungen:
• Unter der Annahme, daß das Verteilungsgesetz für die Spannungen eine gerade Linie KN (Fig. 14) ist, und daß die Belastung an dem Ende MN doppelt so groß ist wie im Inneren, und weiterhin die Spannungen gleichförmig über ein Winkelsegment Q = 160º verteilt sind, kommen wir zu der Formel ΓMN=1,05 (3e+4B)/θbxB²) x Q, wobei e die Dicke der Last, B die Länge der Verankerung und θb der Bolzendurchmesser ist.
• Das aus dieser Formel abgeleitete Ergebnis lautet:
Anmerkung:
• Die höchste Festigkeit Γ MN = 51,19 ist im Fall, daß keine Nachspannung erfolgt, sehr hoch, was normal ist und die angegebene Theorie bestätigt, wenn man berücksichtigt, daß die Außenwand des Prüflings von einer Platte P zusammengedrückt wird.
• Als Ergebnis und Zusammenfassung des oben gesagten läßt sich mit dem System nach dem Patentgegenstand die Widerstandsfähigkeit der Verankerung, beispielsweis des Elementes B ohne Erhöhung ihres Querschnitts an die Eigenschaften des Trägermaterials anpassen, wobei es ausreicht, den Durchmesser des Bohrlochs 0-T zu erhöhen und, in diesem Fall, den Durchmesser O-I sowie die Stufen des spiralförmigen Elements zu erhöhen. Die Form, die Abmessungen und die Materialien können variabel sein und sind im allgemeinen nebensächlich oder sekundärer Natur, solange nicht der Grundgedanke des oben beschriebenen Gegenstands geändert oder modifiziert wird.

Claims (2)

1. Doppelt wirkende Verankerung zur Befestigung in einem Loch, umfassend:

a) eine Stange (B), die Lastaufbringmittel an ihrem Außenabschnitt, mindestens einen mit Gewinde versehenen Abschnitt und mindestens einen glatten Abschnitt an ihrer Außenfläche aufweist und

b) ein Zugübertragungselement, umfassend ein spiralenförmiges Element oder ein Rohrelement (M), welches derart ausgebildet ist, daß es die Stange umgibt, und das mit mindestens einem Abschnitt von ihm in Eingriff mit dem Gewindeabschnitt der Stange steht,

c) Mörtel, der in das Loch eingefüllt ist und die Stange sowie das Zugübertragungselement umgibt,

wobei das Zugübertragungselement durch über die Lastaufbringmittel auf die Stange aufgebrachten Zug gespannt wird.

2. Verfahren zum Fixieren einer doppelt wirkenden Verankerung nach Anspruch 1, umfassend die Schritte:

a) Ausbilden eines Lochs,

b) Einführen in das Loch entweder

b1) frischen Mörtel, um anschließend eine Garnitur einzuführen, die das Zugübertragungselement und die Stange umfaßt, oder

b2) das Zugübertragungselement, Einspritzen frischen Mörtels in das Loch und Einführen der Stange, oder

b3) eine aus dem Zugübertragungsglied und der Stange bestehende Garnitur, die mit frischem Mörtel versehen wurde, und

c) Aufbringen von Zug auf die Stange, um das Zugübertragungselement zu spannen.