DK158106B - Traekanker til bjergsikring - Google Patents

Description

i

DK 158106 B

Den foreliggende opfindelse angår et trækanker til bjergsikring som angivet i krav l's indledning.

Ved bygning af hulrum i bjerge henholdsvis ved brydning af klippevægge frigøres som bekendt kræfter, der forårsager, at sten-5 materiale vandrer mod det frie rum. For at forhindre dette indsættes der i borehullerne bjergankre, der er forankrede ved bunden af borehullet, og ved hjælp af hvilke en ankerplade med en spændeskrue spændes mod den frie stenvæg ved borehullets indgang.

Ved sådanne bjergankre frembyder forankringen ved bore-10 hullets ende et problem. Til løsning af dette problem kendes allerede forskellige forslag. Ifølge DE-B 1.117.071 ligger en fast segl formet kile an mod trækorganet henholdsvis forankringsbolten og fastholdes i aksial retning ved formsluttende og friktionslåsende indgreb. Kilens yderflade står skråt på trækorganets akse og sam-15 virker på en sådan måde med den indvendige kappeflade af en løs kile, der ligeledes har segl formet tværsnit, at den faste kile, når der udøves en trækkraft på trækorganet, forskydes i forhold til den løse kile og dermed trykker denne mod stenvæggen. De to kiler er forbundne med hinanden ved hjælp af et elastisk organ, således at de 20 sammen kan skydes ind i borehullet. Det er her en ulempe, at trækorganet bøjes, fordi kilen kun virker ved den ene side, således at der foruden de funktionelle trækkrafter også indvirker bøjnings kræfter på trakorganet, hvorved den mulige trakbelastning reduceres.

Ifølge et andet fra CH-A 564.654 kendt forslag er foran-25 kringselementet udformet som et deformerbart legeme, der i deformeret tilstand fastholdes i borehullet. Forankringselementet er udformet som et hul!egerne, og trakorganet er fastgjort i en afslutningsplade neden under hul!egernet. En viskos masse presses gennem det som et rør udformede trækorgan ind i hul legemet, således at 30 dette tilpasser sig nøjagtigt efter borehullets form. Med en sådan forankring er trækkraften begrænset til hullegemets friktion mod henholdsvis trækorganet og borehullet. Da hullegemet består af et deformerbart hylster, sætter også dette hylsters styrke en grænse for den mulige belastning, og trakorganet kan under ingen omstæn-35 digheder belastes op til dets egen belastningsgrænse.

Fra DE-A 2.903.694 kendes endvidere et bjerganker, ved hvilket der på trakorganet påsættes et ekspansionshylster, der hager sig fast i borehullet og over en ekspansionsbolt kan spændes ved hjælp af en spændemøtrik. Hertil er enderne af trakorganet udvidet

DK 158106 B

2 konisk for at optage en ekspansionskile. Dersom ekspansionsbolten er udformet med stjerneformet tværsnit, og spidserne, der bevirker den koniske udvidelse, indgriber i spalten i trækorganet, der bevirker den koniske ekspansion, kan materialet, fortrinsvis glasfibre, 5 dersom der anvendes et glasfiberarmeret kunstharpiksrør, ikke undvige, hvorved styrken forøges. Det har imidlertid vist sig, at et sådant glasfiberkunstharpiksrør i tilfælde af en radial trykpåvirkning mellem ekspansionsbolten og et ekspansionshylster ikke fastholdes på tilfredsstillende måde og derfor kan glide ud. Heller ikke 10 en påfølgende udstøbning med epoxyharpiks medfører nogen væsentlig forbedring. Et yderligere problem er trækstangens gevinddel til udøvelse af en trækkraft ved hjælp af en spændemøtrik.

Formålet med opfindelsen er derfor at tilvejebringe en forankring, ved hvilken der uafhængigt af det til trækorganet anvendte 15 materiale kan udøves en stor trækkraft, og som er enkel at fremstille og kun består af få dele.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at forankringen er udformet med de i krav l's kendetegnende del angivne ejendommeligheder.

20 I det følgende forklares et udførelseseksempel på opfin delsen nærmere under henvisning til tegningen. På tegningen viser:

Fig. 1 et billede af forankringselementet med et længdesnit gennem ekspansionsbøsningen, et længdesnit gennem ekspansionsbolten og trækorganet i fig.

25 l's øverste halvdel og et sidebillede af disse dele i fig. l's nederste halvdel, fig. 2 et snit gennem ekspansionsbolten alene efter linien II-II i fig. 1, fig. 3 et snit gennem ekspansionsbolten alene efter lini-30 en III-III i fig. 1, fig. 4 det i fig. 1 viste udsnit IV i stærkt forstørret målestok, fig. 5 en plantegning af ekspansionsbøsningen, fig. 6 et snit efter linien VI-VI i fig. 1 (5), 35 fig. 7 et snit efter linien VII-VII i fig. 1 (5), fig. 8 et snit efter linien VIII-VIII i fig. 1 (5), fig. 9 et skematisk snitbillede gennem trækstangen og spændemøtrikken til forklaring af princippet, fig. 10 et snitbillede af en aksialt gennemskåret

DK 158106 B

3 forankringsstang med gevindbøsning under anvendelse af det ved hjælp af fig. 9 forklarede princip, fig. 11 udsnittet XI i fig. 10 i større målestok, fig. 12 udsnittet XII i fig. 10 i større målestok, 5 fig. 13 et snit gennem en spændemøtrik til anvendelse sammen med det i fig. 10 viste trækanker, fig. 14 et billede af den i fig. 13 viste spændemøtrik set fra enden, og fig. 15 et snit gennem den frie ende af trækankeret med 10 spændemøtrik og en mellem denne og bjergmassen anbragt ankerplade.

Det i fig. 1 viste forankringselement 1 består af et antal ' ekspansionsbolte 10, der er fastgjort på et trækorgan 3, samt et tilsvarende antal ekspansionsbøsninger 20. Ekspansionsboltene 10 15 dannes af låsekiler 15, der danner en vinkel med trækorganet 3's akse. I det viste eksempel er denne vinkel 9°. Ved ekspansionsboltene 10's største diameter fås et snitbillede som det i fig. 2 viste, hvor den af mod hinanden stødende flader af trekantkiler dannede omridslinie ses. Ved ekspansionsboltene 10's mindste omkreds 20 fås et snitbillede som det i fig. 3 viste, hvor det ses, at ekspansionsboltene 10 praktisk taget cirkel formet omgiver trækorganet 3.

Til friktionsforbindelse mellem ekspansionsboltene 10 og trækorganet 3 er trækorganet 3's overflade, som det ses i fig. 4, i det mindste i området ved disse ekspansionsbolte 10 forsynet med 25 savtandformede omløbende ribber 11. Ved disse ribber 11 vender den stejle flanke 11a mod enden 12 af trækorganet 3, og den flade flanke 13 ligger ud for den stejle flanke. En på trækorganet 3 virkende trækkraft i pil retningen a overføres således over de flade flanker 13 til den tilhørende ekspansionsbolt 10. Derved sker kraftover-30 førslen trinvis og aftager trinvis i trækorganet, medens ekspansionsboltene 10 derimod skal optage en trinvis voksende kraft. Da ekspansionsboltene 10 imidlertid også har en voksende omkreds i retningen mod trækorganet 3's ende 12, kan disse kræfter opfanges, uden at materialet overbelastes.

35 Trækorganet 3 består fordelagtigt af et glasfiberkunsthar- piksrør med en aksial boring 14, og ekspansionsboltene 10 kan bestå af termoplastisk formstof og påformes direkte på trækorganet.

Ekspansionsbøsningerne 20 består svarende til de seks trekantformede låsekiler 15 hver af seks lameller 21, der omgiver en

DK 158106 B

4 ekspansionsbolt 10. Lamellerne 21 er, som det ses i det i fig. 1 viste snitbillede, kileformede og ligger med en i tværsnit ligeledes trekantformet flade 25 an mod hver sin låsekile 15 på en ekspansionsbolt 10. Ved denne udformning opnås, at der ved aksi al for-5 skydning af ekspansionsbolten 10 og ekspansionsbøsningen 20's lamel 21 i forhold til hinanden til stadighed opretholdes en fladeberøring. Derved kan trækkraften fordeles over en flade, og fladepresningen overskrider på intet sted en tilladelig grænse.

Lamellerne 21 er i omkredsretningen forbundne med hinanden, 10 f.eks. ved hjælp af krogformede feder- og notforbindelser, for derved at muliggøre en bevægelsesfrihed i sideretningen mellem lamellerne, således at ekspansionsbøsningerne 20 kan udvides ved deres aksiale forskydning på ekspansionsbolten 10.

Som det tydeligt ses i fig. 8, har lamellerne 21 et T-formet 15 tværsnit med en tværbjælke 22, der tilspidses i begge sideretningerne bort fra bæreribben 23. Derved udøves trykket mod bjergmassen, især ved midten af lamellerne 21, og er mindre ved deres ydersider.

Derved buler ekspansionsbøsningen kraftigere ud ved midten, og kraften kan overføres ensartet til klippen. Derved forhindres, at 20 klippematerialet brydes løs ved siden af segmenterne.

Det i fig. 7 viste tværsnit er lagt ved et sted mellem to aksialt efter hinanden følgende lameller 21. Det ses, at længdeforbindelsen mellem to efter hinanden følgende lameller 21 dannes af et tyndt forbindelsesparti 26.

25 I fig. 1,5 og 6 ses, at partierne 26 mellem hver to efter hinanden følgende ekspansionsbøsninger 20 er udformet med to udad-ragende tunger 27. Disse tunger 27 sørger for, at ekspansionsbøsningerne 20 konstant er i berøring med bjergmaterialet.

Trækankeret ifølge opfindelsen frembyder væsentlige fordele: 30 Ved hjælp af opdelingen af ekspansionsbolten 10 i f.eks. tre låsekiler 15 kan kraftoverførslen ske ensartet over en større længde, end dette var tilfældet ved de hidtil kendte udførelser med kun én kile. Ved hjælp af de fordelt over omkredsen af låsekilerne 15 tagformet anbragte flader 15a,15b opnås, at lamellerne 21 med ens 35 flade over hele deres aksiale forskydningsstrækninger ligger an mod holdekilerne, således at fladepresningen hele tiden er den samme. Forøgelsen af længden af kraftoverførslen ved hjælp af opdelingen af ekspansionsboltene 10 tillader større diameterforskelle. F.eks. kan et borehul nu variere mellem 34-40 mm i stedet for de hidtidige

DK 158106 B

5 34-36 mm.

Lamellernes yderflade kan være forsynet med ribber eller være gjort ru på anden måde for at bevirke et bedre friktionsindgreb med klippematerialet.

5 Forsøg har vist, at et forankringselement 1 af den beskrevne art kan modstå kræfter i samme størrelsesorden som trækorganet 3's trækstyrke. Ved anvendelse af et rør som trækorgan 3 kan der injiceres epoxyharpiks eller mørtel, der på grund af lamellerne 21's form med den tilspidsede bæreribbe 23 også kan udbrede sig uden for 10 trækorganet 3 uden anvendelse af ekstra injektionsrør.

I stedet for låsekiler 15 af den foran beskrevne udformning kunne der også tænkes cylindriske flader. Den flere gange knækkede omridslinie i fig. 2 ville da være cykloidagtig. De cylindriske flader bør da have en diameter svarende til trækorganet 3's diame-15 ter.

I fig. 9 er de to elementer 91 og 92 lagt oven på hinanden med deres i snit viste flader 93 og 94, og de trykkes som vist ved hjælp af pilene P sammen vinkelret på disse flader 93 og 94. Dersom en mod højre på tegningen rettet trækkraft Kl indvirker på det 20 første element 91 og/eller en mod venstre på tegningen rettet trækkraft K2 indvirker på det andet element 92, svarer dette til virkningen ved overgangsstedet fra et trækorgan til bøsningen.

Den idé, der ligger til grund for de forskelligt lange flanker 96 ved konstant højde af kanterne 95, er at holde kraft-25 overførslen konstant pr. tandlængdeenhed. Af denne grund er strækningen af materialet ved stigende kraft fra venstre mod højre indført, og længderne af flankerne 96 sammenlignet med en antaget oprindelig ubelastet længde af en sammenligningsskal a V er forlænget trinvis svarende til trækkraften af en kraftenhed, f.eks. 1 T yderst 30 mod venstre og op til ti kraftenheder, f.eks. 10 T yderst mod højre.

Som følge af den konstante fladepresning på flankerne 96 aftager kraften Kl jævnt med hvert trin, og det andet element 92 til højre på tegningen, på hvilket ingen kraft indvirker, trækker til venstre på tegningen med hele kraften Kl i en fiktiv fastgørelse, således at 35 kraften K2 omvendt ved denne fiktive fastgørelse effektivt er kraften Kl. Kraftforløbet i det første element 91 er vist med stiplede linier.

Ved det i fig. 10-15 detaljeret viste udførelseseksempel er denne erkendelse overført til trækorganet 3. Det f.eks. af

DK 158106 B

6 fiberforstærket formstof bestående trækorgan 3 er ved dets ende forsynet med en tilsvarende fortanding som det øverste element 91 i fig. 9. De lange flanker 96 og de korte flanker 97 er omløbende flader. Det på denne måde forberedte trækorgan 3 forsynes i en 5 sprøjtestøbeform med en gevindbøsning 40. Denne gevindbøsning antager naturligvis i trækorganet 3's fortandede område en dertil komplementær form og har et længdeprofil svarende til det andet element 92 i fig. 9. Gevindbøsningen 40 udformes med et udvendigt gevind 41.

10 I fig. 11 er det fortandede parti tydeligt vist i en for størrelse af det i fig. 10 markede udsnit XI. Hældningsvinklen af den længste flanke 45 (svarende til flanken 96 i fig. 9) er en ‘ funktion af afstanden X mellem stangenden 42 og det betragtede sted, altså: 15 α = f(X)

Denne vinkel α bestemmer således den aksi ale længde t af en flanke 45 mellem to efter hinanden følgende stejle flanker 46.

Formen af det udvendige gevind 41, som er et savtandgevind, er vist i den i fig. 12 viste forstørrelse af udsnittet XII i fig.

20 10. Den stejle tandflanke 43's hældningsvinkel β i forhold til den lodrette er f.eks. 5°, og den flade tandflanke 44's hældningsvinkel α 40% ved en afstand mellem de stejle tandflanker 43 på 3,5 mm, og en tandhøjde på 1,84 mm. Ved den viste kombination af fortandingen mellem trækorganet 3 og gevindbøsningen 40 samt et savtandgevind, 25 der som bekendt er dimensioneret til store kræfter fra samme retning, overføres trækkraften fra trækorganet 3 afsnitvis til en spændemøtrik 60 på gevindbøsningen 40, hvorved spændemøtrikken 60 belastes over sin fulde længde.

En spændemøtrik 60 til anvendelse ved et trækanker af den 30 foran beskrevne art er vist i fig. 13 og 14. Spændemøtrikken 60 er udformet som en bøsning 61 med et indvendigt gevind 62. Bøsningen 61 har fordelt over sin omkreds flere ribber 63,66. Bøsningen 61 går ved sin fodende 67 over i en ringformet støtteflange 64 med en sfærisk underside 65. Også mellem støtteflangen 64 og bøsningen 61 35 er der anbragt ribber 66. Ribberne 63,66 langs bøsningen 61 har f.eks. en deling på 15°, således at der findes 24 ribber, og ribberne 63,66 på flangen 64 har f.eks. samme deling.

Monteringen af et trækorgan 3 af den beskrevne art i et borehul 80 i klippemateriale 81 er vist i fig. 15. En ankerplade 70

DK 158106B

7 er anbragt i anlæg mod klippen 81 og med sit centrale hul 74 flugtende med borehullet 80. Denne ankerplade 70 er ringformet. Bærefladen 77, mod hvilken yderfladen 65 af spændemøtrikken 60 ligger an, er konkavt hvælvet og er udformet sfærisk med samme radius som 5 undersiden 65.

Ved bærefladens yderkant og inderkant er udformet koncentriske ribber 71,72. Området mellem disse ribber 71,72 er i det mindste delvis udfyldt af lameller 75. Sådanne lameller kan være udformede som små plader, der er anbragte i akseparallelle planer.

10 Disse akseparallelle planer kan også være orienterede radialt eller krydse hinanden i celleform. Også en anbringelse i cylindriske og radiale planer er tænkelig. Disse lameller 75 danner en sammenkrølningszone og kan af udragende steder 82 på overfladen af klippen 81 trykkes sammen. Derved kan opnås, at ankerpladen 70 ligger ensartet 15 an mod klippen.

Den af de frie endesider af lamellerne definerede flade kan være en hvælvet flade, der forbinder kantpartierne af ribberne 71, 72 med hinanden.

I fig. 15 ses tydeligt formålet med spændemøtrikken 60's 20 hætte 68. Denne tjener til afdækning af det centrale hul 74 i ankerpiaden.

Ved den foreslåede udførelse føres kraftlinierne 91 i separate bundter over fortandingens lange flanker 45 til gevindbøsningen 40 og overføres praktisk taget ensartet over savtandgevindet 25 41 til spændemøtrikken 60, hvor de koncentreres på yderfladen 65 og overføres til ankerpladen 70.

Forsøg har vist at ved denne særlige udformning med et trækorgan 3 i form af et glasfiberforstærket formstofrør, hvor glasfibrene er parallelle og forløber i længderetningen, kan bela-30 stes til dets egen brudstyrke, uden at forankringsorganet 1 løsner sig i borehullet, eller at den påformede gevindbøsning 40 rives af trækorganet 3.

35

Claims (12)

1. Trækanker til bjergsikring med et trækorgan (3), der er forankret i borehullet (80) ved hjælp af et forankringselement (1), 5 der er udformet som et deformerbart legeme, som i deformeret tilstand ligger an mod borehullets (80) indervæg, og ved friktionskraft fastholder det ved friktionsindgreb med forankringselementet (1) forbundne trækorgan (3) i klippeformationen (81), og hvilket trækankers frie ankerende (42) har et gevind (41), med hvilket en 10 spændemøtrik (60), der understøttes på en i anlæg mod klippevæggen liggende underlagsplade er i indgreb, hvorhos forankringselementet (1) består af en med trækorganet (3) forbundet ekspansionsbolt (10) . med flere i aksial afstand fra hinanden anbragte låsekiler (15), der omgiver trækorganet (3), samt af ekspansionsbøsninger (20), der 15 hører til hver sin låsekile og er forbundne indbyrdes, kendetegnet ved, at der ved den frie ankerende (42) findes en gevindbøsning (40), der omgiver trækorganet (3), at yderfladen af trækorganet (3) i området ved denne gevindbøsning (40) og inderfla-den af gevindbøsningen (40) har et antal formsluttende med hinanden 20 indgribende forhøjninger (95,96,97) med indbyrdes overensstemmende form, der omgiver trækorganet (3) og, set i et aksialt snitplan, er savtandformede, og hvis flanker (96) med den mindste hældningsvinkel vender mod den angribende trækkraft, og hvis tandtoppe (95) ligger i samme højde oven over trækorganets (3) akse, og at spændemøtrikken 25 (60) og ankerpladen (70) i det område, hvor spændemøtri kken (60) understøttes på ankerpladen (70), har til hinanden svarende hvælvede flader (65,77).

2. Trækanker ifølge krav 1, kendetegnet ved, at låsekilerne (10) og trækorganet (3) er i kraftoptagende indgreb med 30 hinanden ved hjælp af i hinanden indgribende radiale ribber (11,11a).

3. Trækanker ifølge krav 2, kendetegnet ved, at ribberne (11,11a) er savtandformede, og at de af deres flanker (13), der har den mindste hældningsvinkel, vender mod kraftangrebssiden.

4. Trækanker ifølge krav 3, kendetegnet ved, at overfladen af hver låsekile (15) er udformet pyramideformet med mindst to flader (15a,15b), der danner i det mindste én kant, at de nævnte kanter af samtlige låsekiler (10) ligger i ens afstand på en kegleflade, og at alle fladerne (15a,15b) tilsammen og uden DK 158106B mellemrum omgiver trækorganet (3).

5. Trækanker ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendetegnet ved, at hver ekspansionsbøsning (20) består af et antal lameller (21), der ved i det mindste ét sted af deres 5 aksi ale længde er indbyrdes forbundne og ved deres inderside har en på samme måde som låsekilernes (15) overflade pyramideformet udformet flade, og ved deres yderside har en ru overflade, at hver lamel (21) har en T-formet tværsnitsflade, hvis tværbjælke (22) bliver tykkere i retningen fra yderkanterne ind mod bæreribben (23), og at 10 lamellens (21) bæreribbe (23) er rhombeformet.

6. Trækanker ifølge krav 5, kendetegnet ved, at der i et aksi alt forbindelsesparti (26) mellem to efter hinanden . følgende ekspansionsbøsninger (20) findes langs omkredsen fordelt anbragte flige (26), der ved enden er forsynet med to udadragende 15. tunger (27).

7. Trækanker ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, kendetegnet ved, at spændemøtrikken (6) er udformet som en cylindrisk bøsning (61), der er forsynet med radialt udadragende ribber (63,66), at den cylindriske bøsning (61) ved fodenden (67) 20 går over i en omløbende støtteflange (64) med konveks hvælvet underside (65), og at spændemøtrikkens (60) gevind (62) og det tilhørende gevind (41) på gevindbøsningen (40) er savtandgevind.

8. Trækanker ifølge krav 7, kendetegnet ved, at støtteflangen (64) er ringformet og i afstand fra den cylindriske 25 bøsning (61) og støtteflangen (65) er overdækket ved hjælp af en omløbende hætte (68).

9. Trækanker ifølge et hvilket som helst af kravene 1-8, kendetegnet ved, at ankerpladen (70) er ringformet og ved begge ringkanter har en omløbende ribbe (71,72), og at området 30 mellem de nævnte ribber (71,72) i det mindste delvis er udfyldt af lameller (75).

10. Trækanker ifølge krav 9, kendetegnet ved, at lamellerne (75) er udformede som små radialt anbragte plader.

11. Trækanker ifølge krav 10, kendetegnet ved, at 35 understøtningsfladen (77) for undersiden (65) af støtteflangen (64) er konkavt hvælvet.

12. Trækanker ifølge krav II, kendetegnet ved, at hvælvingen af understøtningsfladen (77) og undersiden (65) er sfærisk.