DE60320308T2

DE60320308T2 - Nachgiebiger gebirgsanker

Info

Publication number: DE60320308T2
Application number: DE60320308T
Authority: DE
Inventors: Neville Wangara HEDRICK
Original assignee: Garford Pty Ltd
Current assignee: Garford Pty Ltd
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2023-12-17
Also published as: DE60320308D1; ZA200505382B; WO2004055327A1; CA2510178A1; EP1583888A4; AU2002953368A0; CA2510178C; US7645096B2; US20060127189A1; ATE391834T1; EP1583888B1; EP1583888A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen nachgiebigen Felsanker gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, und ein Verfahren zum Sichern einer Felswand.
Ein Felsanker des anfangs genannten Typs ist zum Beispiel aus der US 4,440,526 bekannt.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Felsanker gemäß der Erfindung weist die Merkmale von Anspruch 1 auf. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein nachgiebiger Felsanker bereitgestellt, der so eingerichtet ist, dass er in ein Loch in einer Felsoberfläche eingesetzt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist: einen Schaft, der aus einem Vollmetallstab gebildet ist, wobei der Schaft ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei der Schaft einen relativ breiten Abschnitt, der an das erste Ende desselben angrenzt, und einen relativ schmalen Abschnitt, der an den breiten Abschnitt angrenzt, aufweist, und ein Ankerelement mit einer Längsbohrung, das an dem relativ engen Abschnitt und benachbart zu dem breiten Abschnitt um den Schaft montiert ist, wobei die Längsbohrung zumindest einen Abschnitt mit geringerer Abmessung als der relativ breite Abschnitt aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines nachgiebigen Felsankers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 eine Längs-Querschnittsansicht des Felsankers der 1,
3 eine Längs-Querschnittsansicht eines Schaftes mit einem darum montieren Ankerelement,
4 eine Ansicht, die der 3 ähnlich ist, die das Ankerelement und den Schaft darstellt, die durch Gesenkpress-Elemente in einem bestimmten Profil ausgebildet sind,
5 eine Ansicht, die der 3 ähnlich ist, die den Schaft und das Ankerelement nach dem Formen durch die Gesenkpress-Elemente, die in 4 gezeigt sind, darstellt, und
6 eine Längs-Querschnittsansicht eines Felsankers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der mittels der Schritte ausgebildet ist, die in 3 bis 5 dargestellt sind.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen ist ein nachgiebiger Felsanker 10 dargestellt, der einen Schaft 12 und ein Ankerelement 14 aufweist, das um den Schaft 12 montiert ist. Der Schaft 12 hat die Form eines Vollmetallstabs. Wie in 2 zu erkennen ist, weist das Ankerelement 14 eine Längsbohrung 15 auf, die den Schaft 12 aufnimmt. Der Schaft 12 weist ein erstes Ende 16 und ein zweites Ende 18 auf. Des Weiteren weist der Schaft 12 auf: einen relativ breiten Abschnitt 20, der benachbart zu dem ersten Ende 16 ist, und einen relativ schmalen Abschnitt 22, der benachbart zu dem breiten Abschnitt 20 ist und sich zu dem zweiten Ende 18 erstreckt. Das Ankerelement 14 ist an dem schmalen Abschnitt 22 benachbart zu dem breiten Abschnitt 20 positioniert.
Vorzugsweise ist die Längsbohrung 15 des Ankerelements 14 so bemessen, dass das Ankerelement 14 bequem über den schmalen Abschnitt 22 passen kann und mit einem inneren Ende des breiten Abschnitts 20 in Eingriff sein kann, wie es in 2 gezeigt ist. Ein Abschnitt der Längsbohrung 15 hat jedoch eine geringere Abmessung als der breite Abschnitt 20.
Des Weiteren weist der Schaft 12 eine nicht haftende Hülle 24 auf, die aus einem geeigneten Material, wie zum Beispiel Kunststoffmaterial gebildet ist, die sich entlang und über die gesamte Länge des Schaftes 12, ausgenommen dem Bereich, wo das Ankerelement 14 angeordnet ist, erstreckt.
Der Felsanker 10 weist auch eine Felswand-Eingriffs-Platte 26 benachbart zu dem zweiten Ende 18 des Schaftes 12 auf. Der Schaft 12 ist an dem zweiten Ende 18 mit einem Schrauben-Gewindeabschnitt ausgebildet.
Die Platte 26 wird über den Schrauben-Gewindeabschnitt des Schaftes 12 gepasst. Dann wird eine Unterlegscheibe 28 über dem zweiten Ende 18 platziert, und anschließend wird die Gewindemutter 30 durch Schrauben mit dem Ende 18 in Eingriff gebracht, um die Platte 26 und die Unterlegscheibe 28 in Position zu halten.
Des Weiteren ist es vorgesehen, dass der Schaft 12 einen erweiterten Stopper-Abschnitt mit größerer Abmessung benachbart zu dem ersten Ende 16 aufweist, wie zum Beispiel einen angeschweißten Ring 32, der aus einem relativ harten Material in der Hülle 24 ausgebildet ist.
Des Weiteren ist es auch vorgesehen, dass ein Harz-Mischblatt 33 an das Ende 16 des Schaftes 12 heftgeschweißt werden kann.
Das Ankerelement 14 weist ferner einen Abschnitt 34 benachbart zu dem breiten Abschnitt 20 des Schaftes 12 auf, der relativ breit ist. Sich in Richtung zu dem zweiten Ende 18 erstreckend, weist das Ankerelement 14 einen Abschnitt 36 auf, der sich nach Innen in Richtung zu dem zweiten Ende 18 des Schaftes 12 verjüngt, wie es am Besten in 2 zu erkennen ist.
Das Ankerelement 14 kann aus wärmebehandeltem Stahl, wie zum Beispiel 41/40-Stahl hergestellt sein der wärmebehandelt ist, um diesen zu härten. Des Weiteren ist die Bohrung 15 des Ankerelements 14 nitriert, so dass ein molekulares Verschweißen zwischen dem Ankerelement 14 und dem Schaft 12 verhindert wird. Somit ist es besonders wichtig, dass das Ankerelement 14 in der Längsbohrung 15 so behandelt ist, dass ein Verschweißen zwischen dem Ankerelement 14 und dem Schaft 12 verhindert wird.
Im Gebrauch wird ein Loch in eine Felswand gebohrt, und das erste Ende 16 des Felsankers 10 wird in das Loch eingesetzt, bis das Plattenelement 26 um das Loch herum mit der Felswand in Eingriff ist. Das Ankerelement 14 ist um den Schaft 12 benachbart zu einem inneren Ende des breiten Abschnitts 20 entfernt von dem ersten Ende 16 des Schaftes 12 angeordnet (wie es am Besten in 2 zu erkennen ist).
Das gebohrte Loch um den Felsanker 10 wird dann auf eine bekannte Weise mit einem Haftmaterial, wie zum Beispiel Harz, Mörtel oder Spreizhülsen gefüllt. Das Ankerelement 14 wird durch Haften mit dem Haftmaterial an Ort und Stelle gesichert, während der Schaft 12 aufgrund der nicht haftenden Hülle 24 in dem Loch in Längsrichtung relativ zu dem Ankerelement 14 gleiten kann.
Wenn eine Felsbewegung bewirkt, dass ein Abschnitt von der Felswand wegzubrechen beginnt, dann wird dieser Abschnitt der Felswand dadurch an Ort und Stelle gehalten, dass der Felsanker 10 an dem Ankerelement 14 gesichert ist. Diese Bewegung bewirkt jedoch, dass der breite Abschnitt 20 des Schaftes 12 durch das Ankerelement 14 gezogen wird. Der Felsanker 10 gibt deshalb nach, wenn sich die Felswand bewegt, wodurch die Möglichkeit eines plötzlichen Versagens der Felswand verhindert wird. Bei dieser Bewegung wird der breite Abschnitt 20 des Schaftes 12, der eine größere Abmessung als ein Abschnitt der Längsbohrung 15 des Ankerelements aufweist, durch das Ankerelement 14 hindurch extrudiert. Dies stellt eine vorhersehbare und im Wesentlichen konstante Kraft auf dem Ankerelement 14 bereit.
Diese Kraft setzt sich fort, bis der Stopper 32 mit dem Ankerelement 14 in Eingriff gelangt, wobei an diesem Punkt die Kraft, die auf das Ankerelement 14 aufgewendet wird, deutlich erhöht wird, da der Stopper-Abschnitt 32 nicht durch das Ankerelement 14 hindurch extrudiert. In dieser Phase wird der Schaft 12 einer maximalen Belastung ausgesetzt, welche die äußerste Zugfestigkeit des Schaftes 12 ist.
Es ist vorgesehen, dass der nachgiebige Felsanker 10 der vorliegenden Erfindung durch eine Anzahl von Techniken hergestellt werden könnte. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 1 und in 2 veranschaulicht ist, ist vorgesehen, dass der schmale Abschnitt 22 dadurch ausgebildet werden könnte, dass ein fester Stab mit durchgehend gleichförmiger Abmessung genommen wird und anschließend ein Abschnitt des Stabes extrudiert wird, so dass ein schmaler Abschnitt 22 gebildet wird, der sich zu dem zweiten Ende 18 erstreckt. In diesem Fall wäre der schmale Abschnitt 22 relativ lang, wie es in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Ankerelement 14, das eine relativ breite Bohrung mit einer im Wesentlichen gleichförmigen Abmessung aufweist, um einen Schaft 12 mit einer im Wesentlichen gleichförmigen Abmessung über seine gesamte Länge hinweg angeordnet. Das Ankerelement 14 wird dann auf eine bekannte Weise auf den Schaft 12 gesenk-gedrückt, um die Abmessung der Längsbohrung zu verringern und um die Abmessung des Schaftes 12, mit dem das Ankerelement 14 in Eingriff ist, entsprechend zu reduzieren. In dieser Ausführungsform hätte der Schaft 12 nur einen schmalen Abschnitt 22 benachbart zu dem Ankerelement 14, wobei der schmale Abschnitt 22 ein relativ kurzer Abschnitt des Schaftes 12 benachbart zu dem breiten Abschnitt ist.
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 3 bis 6 der beigefügten Zeichnungen veranschaulicht.
In 3 ist ein Schaft 12 dargestellt, der eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke aufweist. Um den Schaft 12 ist ein Ankerelement 14 montiert. In dieser Ausführungsform ist das Ankerelement 14 ein im Wesentlichen zylindrisches Element mit einer Längsbohrung 40. Die Bohrung 40 weist, wie es dargestellt ist, einen über ihre gesamte Länge hinweg im Wesentlichen gleichmäßigen Querschnitt auf.
Der Schaft 12 und das Ankerelement 14 der 3 werden in einer Gesenkpresse platziert, die ein Paar Gesenkpress-Elemente 41 aufweist, wie in 4 zu erkennen ist. Die Gesenkpress-Elemente 41 haben ein solches Profil, dass sie einen relativ tiefen mittleren Abschnitt 42 aufweisen. Wie in
4 zu erkennen ist, hat ein rechter End-Abschnitt 43 eine geringere Tiefe. Die Abschnitte 42 und 43 sind benachbart zu dem Schaft 12 durch einen abgeschrägten Abschnitt 44 miteinander verbunden.
Wie in 4 zu erkennen ist, ist an dem linken Ende der Gesenkpress-Elemente 41 ein Abschnitt 49 durch einen rechtwinkligen Abschnitt 45 mit dem tiefen mittleren Abschnitt 42 verbunden.
Im Betrieb werden die Gesenkpress-Elemente 41 auf eine bekannte Weise zusammengepresst, so dass eine Verformungskraft auf das Ankerelement 14 auf dem Schaft 12 aufgebracht wird, wie es in 4 dargestellt ist. Dies bewirkt, dass sich das Ankerelement 14 nach innen in einem mittleren Abschnitt 47 davon in eine Form verformt, die komplementär zu den Gesenkpress-Elementen 41 ist.
Die Verformung des Ankerelements 14 bewirkt, dass eine komplementäre Verformung des Schaftes 12 erfolgt. Wie es in 5 zu erkennen ist, weist die Bohrung 40 des Ankerelements 14 einen nach innen verformten mittleren Abschnitt 47 auf, der durch einen abgeschrägten Abschnitt 50 mit einem nicht verformten rechten Abschnitt 48 verbunden ist. Des Weiteren weist das Ankerelement einen linken Abschnitt 52 auf, der nicht verformt ist und durch einen rechtwinkligen Abschnitt 54 mit dem mittleren Abschnitt 47 verbunden ist.
Des Weiteren weist der Schaft 12 einen nach innen verformten Abschnitt 60 auf, dessen Form dem verformten Abschnitt 47 des Ankerelements 14 entspricht. Des Weiteren weist der Schaft 12 einen abgeschrägten Abschnitt 62 auf, der den verformten Abschnitt 60 mit einem nicht verformten rechten Abschnitt 64 verbindet.
Ferner weist der Schaft 12 einen rechtwinkligen Abschnitt 66 auf, der den verformten Abschnitt 60 mit einem nicht verformten linken Abschnitt 68 verbindet.
Wie es in 6 dargestellt ist, ist der nachgiebige Felsanker 10, der wie weiter oben in Bezug auf 3 bis 5 beschrieben hergestellt wird, auf eine ähnliche Weise ausgestattet, wie der nachgiebige Felsanker der 1 und 2. Der Felsanker der 6 wird in einem Loch in einer Felswand montiert, wie es weiter oben in Bezug auf 1 und 2 beschrieben ist. Wieder hält der Felsanker der 6 die Felswand an Ort und Stelle, wenn ein Abschnitt der Felswand beginnt, wegzubrechen. Die Bewegung der Felswand bewirkt, dass der breite Abschnitt 64 des Schaftes 12 durch das Ankerelement 14 hindurch gezogen wird, wobei der abgeschrägte Abschnitt 62 vorläuft.
Das Ankerelement 14 bewirkt eine Verformung des nicht verformten Abschnitts 64 des Schaftes 12. Somit wird der Schaft 12 durch das Ankerelement 14 hindurch extrudiert. Dies bewirkt eine vorhersehbare und im Wesentlichen konstante Kraft auf dem Ankerelement 14.
Änderungen und Abweichungen, wie sie für einen angesprochenen Fachmann ersichtlich wären, werden als innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung betrachtet.

Claims

Nachgiebiger Felsanker (10), der so eingerichtet ist, dass er in ein Loch in einer Felsoberfläche eingesetzt werden kann, aufweisend einen Schaft (12), der aus einem Vollmetallstab gebildet ist, wobei der Schaft (12) ein erstes Ende (16) und ein zweites Ende (18) aufweist, wobei der Schaft (12) einen relativ breiten Abschnitt (64), der an das erste Ende desselben angrenzt, und einen relativ schmalen Abschnitt (60), der an den breiten Abschnitt (64) angrenzt, aufweist, und ein Ankerelement (14) mit einer Längsbohrung (40), das an dem relativ schmalen Abschnitt (60) und benachbart zu dem breiten Abschnitt (64) um den Schaft (12) montiert ist, wobei die Längsbohrung (40) zumindest einen Abschnitt mit geringerem Querdurchmesser als der relativ breite Abschnitt (64) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerelement (14) zunächst eine im Wesentlichen gleichförmige Längsbohrung (40) mit einem ausreichenden Querdurchmesser aufweist, um über den Schaft (12) zu passen, und der relativ schmale Abschnitt (60) des Schafts (12) gebildet ist durch Anordnen des Ankerelements (14) auf dem Schaft (12) und durch Platzieren des auf dem Schaft (12) montierten Ankerelements (14) in einer Gesenkpresse (41), um das Ankerelement (14) zu verformen, um zumindest einen Abschnitt (47) der Längsbohrung (40) des verringerten Querdurchmessers und einen entsprechenden Abschnitt (60) des Schaftes (12) mit einem gleichermaßen verringerten Durchmesser zu bilden.
Nachgiebiger Felsanker gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine nicht-haftende Hülle (24) um den Schaft in Bereichen desselben, ausgenommen dem Ankerelement (14) montiert ist.
Nachgiebiger Felsanker gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-haftende Hülle (24) sich entlang der gesamten Länge des Schaftes (12), ausgenommen dem Bereich, wo das Ankerelement (14) angeordnet ist, erstreckt.
Nachgiebiger Felsanker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerelement (14) aus wärmebehandeltem Stahl gebildet ist.
Nachgiebiger Felsanker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbohrung (40) des Ankerelements (14) so behandelt ist, dass ein Haften zwischen dem Ankerelement (14) und dem Schaft (12) verhindert wird.
Nachgiebiger Felsanker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerelement (14) in der Längsbohrung (40) nitriert ist, um ein Haften zwischen dem Ankerelement (14) und dem Schaft (12) zu verhindern.
Nachgiebiger Felsanker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Felsen-Eingriffs-Platte (26) um den Schaft (12) angrenzend an dessen zweites Ende (18) montiert wird.
Nachgiebiger Felsanker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stopper-Abschnitt (32) um den Schaft (12) angrenzend an dessen erstes Ende (16) montiert ist.
Nachgiebiger Felsanker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopper-Abschnitt (32) ein angeschweißter Ring aus relativ hartem Material ist.
Nachgiebiger Felsanker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Misch-Blatt (33) an dem ersten Ende (16) des Schaftes (12) angebracht ist.
Verfahren zum Sichern einer Felswand, dadurch gekennzeichnet, dass ein Loch hineingebohrt wird, ein nachgiebiger Felsanker (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem ersten Ende (16) voraus in das Loch hineingesteckt wird, das Loch mit Haftmaterial gefüllt wird, so dass, wenn ein angrenzender Teil der Felswand wegzubrechen beginnt, der relativ breite Abschnitt (64) des Schaftes (12) durch das Ankerelement (14) hindurch extrudiert wird, so dass der Felsanker (10) nachgibt, wenn die Felswand sich bewegt.