DE4314594A1 - Verbundanker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbundanker beste­ hend aus einer Ankerstange mit Querrippen, der in einem Bohrloch mittels Verbundmasse verankert ist.

Bekannte Verbundanker bestehen aus Ankerstangen, die in etwas weiteren Bohrlöchern eingesetzt werden. Die Anker­ stangen werden meistens mittels Kunststoff in den Bohrlö­ chern befestigt. Als Kunststoff wird z. B. ein Zweikompo­ nentenkleber, z. B. Epoxyacrylatharz mit einem Härter verwendet. Diese Komponenten sind häufig in getrennten Kammern einer Glaspatrone mit mehreren Kammern enthalten in denen sich neben dem Binder und dem Härter auch andere Füllstoffe, wie Quarzsand oder Metallspäne befinden können. Die Glaspatrone wird vor der Ankerstange in das Bohrloch eingeschoben und beim Einschlagen oder Eindrehen der Ankerstange mit einer Bohrmaschine zerstört. Die Kunststoffkomponenten vermischen sich dabei und härten aus, so daß der Anker im Bohrloch verankert wird. An dem aus dem Bohrloch herausragenden Ende der Ankerstange ist meistens ein Gewinde vorgesehen, auf das andere Teile aufgesteckt und mittels einer Schraubenmutter befestigt werden.

Obwohl solche Verbundanker große Haltekräfte aufweisen, läßt ihre Festigkeit merklich nach, wenn in dem das Bohr­ loch tragenden Teil, meistens sind das Betonteile, Risse auftreten. Risse weiten das Bohrloch auf und bewirken eine teilweise Ablösung der Verbundmasse von der Wandung des Bohrloches. Die Verbundmasse kann sich bis zum halben Umfang von der Bohrlochwandung lösen. Erschwerend kommt hinzu, daß sich ein solcher Riß, z. B. wenn das Betonteil ein Brückenträger ist, bei Belastung immer wieder öffnen und schließen kann. Diese bekannten Verbundanker sind nur für den Einbau in Druck- nicht aber in Zugzonen geeignet.

Um Verbundanker auch in Zugzonen verwenden zu können, wurden mehrere Verbesserungsvorschläge gemacht. So sind aus der EP 81 252 B1 Ankerstangen bekannt, auf deren Mantel ringförmige Umfangsschultern vorgesehen sind. Ein Verbundanker gemäß der EP 203 416 B1 weist am inneren Ende der Bohrung eine Hinterschneidung und die einge­ setzte Ankerstange am Einsetzende eine der Hinterschnei­ dung in der Form angepaßte Erweiterung auf. Aus mehreren Konussen, deren engere Teile zur Öffnung des Bohrloches gerichtet sind, besteht die Ankerstange des sogenannten multicone-Verbundankers der Firma Upat. Bei diesem Verbundanker ist die Ankerstange mit einem Drahtgewebe umgeben.

In der EP 251 999 B1 ist ein Ankerstange beschrieben, deren inneres Ende durch Längsschlitze in mehrere Seg­ mente aufgeteilt und innen hohl ist. Der innere Hohlraum und die Längsschlitze werden durch ein Kunststoffteil aufgefüllt, das aus einem solchen Material besteht oder so beschichtet ist, daß es sich nicht mit der Verbund­ masse verbinden kann. Die Segmente federn und haften mittels der einen Hohlzylinder bildenden Verbundmasse an der Bohrlochwandung. Diese Haftung mit der Bohrloch­ wandung soll auch dann erhalten bleiben, wenn durch das Bohrloch ein Riß geht und dieses aufweitet. Nachteilig an dieser Ankerstange ist jedoch, daß zur Erzielung gleicher Belastbarkeit der Außendurchmesser der Ankerstange, wegen der zwangsläufig vorhandenen Leerräume im Querschnitt, wesentlich größer sein muß als bei einer Ankerstange ohne Leerräume. Dementsprechend größer muß natürlich der Durchmesser des Bohrloches sein und dementsprechend größer ist auch die Gefahr, daß durch solche großen Bohrlöcher das Auftreten von Rissen noch begünstigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zugzonen­ tauglichen Verbundanker zu schaffen, der trotz herkömmli­ chen Ankerdurchmessers auch dann noch sicher hält, wenn durch das Bohrloch ein Riß verläuft.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 17 angegeben.

Die Erfindung vermeidet das Lösen der Verbundmasse von der Bohrlochwandung bei Rißbildung dadurch, daß die Ver­ bundmasse durch Längsstege zwangsweise in mehrere Abschnitte unterteilt wird und sich dadurch nicht so leicht von der Bohrlochwandung lösen kann. Um diesen Effekt noch zu verstärken, kann die Ankerstange mit einem Material beschichtet sein, das eine Verbindung der Ver­ bundmasse mit der Ankerstange verhindert. Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung sind die Querrippen der Ankerstange so geformt, daß sie bei Zugbelastung verstärkten radialen Druck auf die Wandung des Bohrloches ausüben.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Ausfüh­ rungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ankerstange. Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen Querschnitte durch Ankerstangen und Bohrlöcher.

In den Fig. 5, 6 und 7 sind unterschiedliche Formen der
Querrippen dargestellt.

Fig. 8 zeigt eine weiteres Ausführungsbeispiel einer Ankerstange, deren Querrippenbereich mit Metallblech abgedeckt ist.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Ankerstange mit 1 bezeichnet. Das vordere Ende 2 ist das Ende, das in das Bohrloch eingeführt wird. Zum besseren Eintreiben und zur Zerstörung der Verbundstoffpatrone, die meistens ein Epoxydharz, einen Härter und möglicherweise einen Füll­ stoff enthält, ist das Ende 2 zu einer keilförmigen Spit­ ze geformt. Auf das hintere Ende 3 der Ankerstange 1 ist ein Gewinde 4 geschnitten. An der Ankerstange 1 zu be­ festigende Teile werden mittels einer Schraubenmutter 5 unter Zwischenlage einer Unterlegscheibe 6 festgeschrau­ bt. Der im Bohrloch befindliche Teil der Ankerstange 1 reicht vom vorderen Ende 2 bis zum Anfang des Gewindes 4. Dieser Teil besteht aus mehreren Querrippen 7, die hier wellenförmigen Querschnitt aufweisen. Über diesen Bereich erstrecken sich zwei diametral angeordnete Längsstege 8, von denen nur der vordere zu sehen ist. Die Höhen der Längsstege 8 sind derart gewählt, daß sie bis zur Bohr­ lochwandung reichen und dadurch den für die Verbundmasse freien Raum in zwei Segmente unterteilen. Im dargestel­ lten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist diese konsequente Segmentunterteilung nur über etwa 60% des Querrippenbe­ reiches vorgenommen; im hinteren Bereich nimmt die Höhe der Längsstege 8 linear ab. Diese Höhenreduzierung begünstigt die gleichmäßige Verteilung der Verbundmasse. Ob eine solche Höhenabnahme vorgesehen ist und wie lang diese Höhenabnahme gewählt wird hängt von der geforderten Belastbarkeit des Verbundankers ab.

Wegen der komplizierten Form empfiehlt es sich die Anker­ stange 1, die vorzugsweise aus rostfreiem Stahl besteht, aus einer Stahlstange zu pressen. Eine weitere Möglich­ keit wäre, die Querrippen durch Pressen oder Drehen herzustellen, an der Stelle der Längsstege Nuten zu fräsen und die Längsstege 8 in diese Nuten einzupressen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Ober­ fläche der Ankerstange 1 mit einer Schicht versehen werden, die verhindert, daß die Verbundmasse an der Ober­ fläche der Ankerstange haftet. Diese Beschichtung redu­ ziert die Gefahr, daß sich die Verbundmasse von der Bohrlochwandung löst, wenn durch den Verbundanker ein Riß verläuft. Als Haftverhinderer eignet sich z. B. Aldehydpo­ lymerisat, Silikon oder Silikonfett. Diese Schichten können durch Tauchen, Aufdampfen oder Besprühen aufge­ bracht werden. Eine Schichtdicke von einigen µ reicht im allgemeinen aus.

Fig. 2 zeigt den Querschnitt durch ein Bohrloch 21, das sich beispielsweise in einem Betonträger 22 befinden möge. In das Bohrloch 21 ist eine Ankerstange 26 einge­ setzt, die in diesem Beispiel drei Längsstege 23 auf­ weist. Die drei Sektoren zwischen den Längsstegen 23 sind mit Verbundmasse 25 ausgefüllt. An diesem Beispiel soll gezeigt werden, wie ein durch das Bohrloch 21 verlau­ fender Riß 24 die Verbindung beeinflussen wird. Der Riß 24 wird mit großer Wahrscheinlichkeit auf den nächstgele­ genen Längssteg 23 treffen, weil hier die Verbundmasse 25 unterbrochen ist, sich dann vom Längssteg 23 entlang der Oberfläche der Ankerstange 26 zu einem der benachbarten Längsstege 23 erstrecken und dort entlang dieses Längs­ steges die Verbindung wieder verlassen. Ein Riß wird also nicht zu einer Ablösung der Verbundmasse 25 von der Bohr­ lochwandung 21 führen. Die Gefahr der Ablösung wird noch weiter verringert, wenn die Oberfläche der Ankerstange 26 einschließlich der Längsstege 23 mit einer die Haftung der Verbundmasse 25 verhindernden Schicht überzogen ist.

Die Fig. 3 stellt den Querschnitt durch ein weiteres Bohr­ loch 31 mit Verbundanker dar. In diesem Fall weist die Ankerstange 32 im Bereich des Bohrlochs 31 einen Quer­ schnitt von der Form eines gleichseitigen Dreiecks auf. Die Ecken dieses Dreiecks bilden die Längsstege 33. Diese Form hat gegenüber den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Beispielen den Vorteil der einfacheren Herstellung. Der aus dem Bohrloch 31 ragende Teil der Ankerstange 32 wird natürlich auch in diesem Beispiel zylindrische Form haben und ein Gewinde tragen.

In der Fig. 4 ist in einem Bohrloch 41 eine weitere Vari­ ante einer Ankerstange 42 gezeigt, deren Querschnitt in diesem Fall quadratisch ist, so daß die vier Ecken 43 dieses Querschnitts vier Längsstege bilden. So wie das gleichseitige Dreieck der Fig. 3 und das Quadrat der Fig. 4 ist als Querschnitt für die Ankerstange jedes Vieleck denkbar. Je mehr Längsstege vorgesehen sind umso geringer ist die Gefahr der Ablösung der Verbundmasse von der Bohrlochwandung. Zur Betonung der Längsstege können auch Querschnittsformen verwendet werden, die Vielecken ange­ nähert sind, bei denen aber die Längsstege hochgezogen sind. Eine Form, die durch Pressen erzeugt werden kann.

In den nachfolgend zu beschreibenden Fig. 5 bis 7 sind vorteilhafte Ausbildungen der Querrippen der Ankerstange dargestellt. In dem Beispiel der Fig. 5 befindet sich wie bei dem Beispiel der Fig. 1 auf dem hinteren Ende der Ankerstange ein Gewinde 52 zur Befestigung eines Teiles, beispielsweise einer Platte, mittels einer Schrauben­ mutter. Mit 53 ist der Längssteg bezeichnet. Die Querrip­ pen 51 haben in diesem Ausführungsbeispiel wellenförmigen Querschnitt. Diese Form empfiehlt sich besonders der einfachen Herstellung wegen, weil diese Form wegen der fehlenden scharfen Kanten relativ einfach durch Pressen hergestellt werden kann. Die Querrippen 51 verhindern einerseits ein Herausziehen der Ankerstange, andererseits bewirkt die Schräge der nach hinten gerichteten Flanken 54 der Querrippen 51 einen Spreizeffekt gegen die Ver­ bundmasse bei Zugbelastung der Ankerstange, die sich also bei Zugbelastung noch fester im Bohrloch festklemmt.

Dieser letztere Effekt wird durch die S-förmige Ausbil­ dung der Querrippen 61 gemäß Fig. 6 und und die sägezahn­ förmige Ausbildung der Querrippen 71 gemäß Fig. 7 noch verstärkt, bei denen die hintere Flanke der Querrippen 64 bzw. 74 noch flacher, in Teilen vorzugsweise < 45° gegen­ über der Längsachse der Ankerstange ausgebildet ist und damit den Spreizeffekt bei Zugbelastung noch verstärkt. In den Beispielen der Fig. 5 bis 7 ist angenommen, daß die Querrippen nebeneinanderliegende Ringe sind. Die gleiche Wirkung hätten Querrippen, in Form eines Ge­ windes, das mit einfacheren Werkzeugmaschinen herzu­ stellen ist.

Eine weitere, besonders bewährte Variante eines erfin­ dungsgemäßen Verbundankers zeigt die Fig. 8 in Seitenan­ sicht. Die hier verwendete Ankerstange gleicht weitgehend der Ankerstange der Fig. 1 und 5, die hier mit 81 bezei­ chnet ist, mit einer keilförmigen Spitze 82 am vorderen Ende, einem Gewinde 84 am hinteren Ende, wellenförmigen Querrippen 87 und zwei Längsstegen 88. In Abwandlung der bisher beschriebenen Verbundanker, sind über die Quer­ rippen 87 zwei Schalen aus dünnem Blech 89 gelegt, deren Form der Form der Querrippen 87 angepaßt ist. Die Bleche 89 bestehen insbesondere aus rostfreiem oder verzinktem Stahl. Die Dicke der Bleche 89 beträgt vorzugsweise 0,2- 0,4 mm. Diese Bleche 89 verhindern einen Abrieb der Verbundmasse bei alternierender Belastung durch Zug und Druck oder Erschütterungen, die einen eventuellen Riß abwechselnd vergrößern und verkleinern. Die Bleche 89 werden durch Federringe 90 an den beiden Enden festge­ halten. Trotz Verwendung der Bleche 89 empfiehlt es sich, die Ankerstange mit Antihaftmaterial zu beschichten.

Neben den bisher beschriebenen verschiedenen Varianten der Verbundanker sind die folgenden Abwandlungen denkbar. Die Bleche 89 der Fig. 8 können natürlich auch bei anders als wellenförmig geformten Querrippen verwendet werden. Die Längsstege können auch getrennt hergestellt werden und durch Haltevorrichtungen mit der Ankerstange ver­ bunden in das Bohrloch eingesetzt werden. Es ist auch möglich die Bleche 89 mit Längstegen zu versehen, die an die Stelle der in die Ankerstange integrierten Längsstege treten. Es wurde oben bereits erwähnt, daß die Längsstege zum Ende hin niedriger werdend auslaufen können. Zur besseren Verteilung der Verbundmasse können die Längs­ stege auch kurze Unterbrechungen aufweisen. Ebenso ist es möglich, die Längsstege nicht parallel zur Ankerlängs­ achse anzuordnen, sondern spiralförmig um den Umfang laufen zu lassen, wobei etwa eine Windung sinnvoll ist.

Beispielhafte Abmessungen der in den Fig. 1 und 8 beschriebenen Ausführungsbeispiele sind: Länge der Anker­ stange 130 mm, Außendurchmesser von Längsstegaußenkante zu Längsstegaußenkante 12 mm, Breite der Längsstege 2 mm.

Claims (17)

1. Verbundanker bestehend aus einer Ankerstange (8, 26) mit Querrippen (7, 23), die in einem Bohrloch (21) mittels Verbundmasse (25) verankert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ankerstange (1, 26) und der Bohrlochwandung die Verbundmasse (25) unter­ teilende Längsstege (8, 23) vorgesehen sind.

2. Verbundanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ankerstange (1, 16) und die Längsstege (8, 23) eine Oberflächenbeschichtung aufweisen, die eine Haftung mit der Verbundmasse (25) verhindert.

3. Verbundanker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Querrippen (7, 51, 61, 71) derart geformt sind, daß sie bei Zugbelastung radialen Druck auf die Verbundmasse (25) und damit die Bohr­ lochwandung ausüben.

4. Verbundanker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Längsstege (8, 23) Teil der Ankerstange (1, 26) sind.

5. Verbundanker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerstange (1, 81) aus einem im wesentlichen zylindrischen Stahl gepreßt ist.

6. Verbundanker nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung aus Aldehytpolymerisat, Silikon oder Silikonfett be­ steht.

7. Verbundanker nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung eine Dicke von einigen µ aufweist.

8. Verbundanker nach einem der Ansprüche 2, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschich­ tung aufgesprüht oder aufgedampft ist.

9. Verbundanker nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zur Bohrlochöffnung gerichteten Flanken der Querrippen (51, 61, 71) wenigstens teil­ weise mit der Längsachse der Ankerstange einen Winkel < 45° einschließen.

10. Verbundanker nach Anspruch 3 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Querrippen (71) sägezahnförmigen Querschnitt (74) aufweisen.

11. Verbundanker nach Anspruch 3 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Querrippen (51) wellenförmigen Querschnitt aufweisen.

12. Verbundanker nach Anspruch 3 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zur Bohrlochöffnung weisenden Flanken (74) der Querrippen (61) S-förmigen Quer­ schnitt aufweisen und die von der Bohrlochöffnung abgewandten Flanken senkrecht zur Ankerlängsachse verlaufen.

13. Verbundanker nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Anker­ stange (81) im Bereich der Querrippen (88) mit einem dieser Oberfläche in der Form angepaßten Blech (89) abgedeckt ist.

14. Verbundanker nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Blech (8) derart geformt ist, daß es die Längsstege bildet.

15. Verbundanker nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech (89) aus rostfreiem oder verzinktem Stahl besteht.

16. Verbundanker nach einem der Ansprüche 13 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß das Blech 0,2-0,4 mm dick ist.

17. Verbundanker nach einem der Ansprüche 13 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß das Blech mittels Feder­ ringen (90) an der Ankerstange (81) befestigt ist.