EP0015895B1 - Zuganker zur Verankerung von Bauteilen in einem Grundkörper - Google Patents
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- E21D21/0033—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts having a jacket or outer tube
Definitions
- the invention relates to a tie rod for anchoring components in a base body, e.g. Rock, brick, concrete body, among other things, in which an anchor rod is arranged within a sleeve attached to the anchoring mass on the mountain side, the sleeve having an internal thread on its inner side facing the anchor rod, the anchor rod having an external thread on its outer side facing the sleeve its mountain-side end is closed, the internal thread of the sleeve, at least at the closed end, has a larger pitch than the threads of the anchor rod and the threads of the anchor rod sit with play in the thread grooves of the sleeve.
- Rock and earth anchors are used in tunneling, earthworks and mining and are used to hold earthworks, formwork, etc.
- Such an anchor for anchoring components in the ground or rock has become known from DE-A-2 557 978.
- This anchor consists of a round rod, which is provided with an external thread and forms the tension member, and which is screwed into a threaded tube which is designed as a sleeve and is to be held in the anchoring compound.
- the pitches of the threads of the tension member and the threaded tube are the same, with lubricant being introduced in between. With this anchor, all threads are loaded evenly.
- a disadvantage of this anchor is that it is unsuitable for high loads.
- the invention proposes a tie rod of the type specified at the beginning, in which, according to the invention, the pitch of the internal thread of the sleeve is greatest at the closed end thereof, gradually decreases towards the open end and to half to two thirds of the length the pitch of the thread of the anchor rod is the same.
- the sleeve including the external and internal thread, is designed as an unprocessed casting made of aluminum or gray cast iron.
- the sleeve is preferably provided with a wedge-shaped cutting edge at its closed end.
- the tie rod has a sleeve 1, which as a casting made of metal, preferably aluminum or gray cast iron, has a cylindrical base body 4, on the outside of which an external thread 3 and on the inside of which an internal thread 2 is provided, so that the external diameter of the internal thread «d» is smaller than the inside diameter of the external thread, and the difference between the two diameters corresponds to the actual wall thickness --a-- of the base body 4 of the sleeve 1.
- the external thread 3 is sawtooth-shaped, so that the surface 5, which is essentially perpendicular to the axis of the sleeve, faces outwards in the installed state of the sleeve 1 and the inclined surface 6 is directed inwards, as a result of which a high resistance to tensile action in the direction of Arrow A is given.
- the threads of the external thread 3 are close to one another, while the internal thread 2 is provided with a larger pitch, so that there is a distance -b- between the individual threads. To prevent notch stresses, the inner flank outlets of the external thread can be rounded.
- the sleeve 1 is open at one end and closed at its other end in a wedge-shaped cutting edge 10.
- the anchor rod 7, which is screwed into the sleeve 1, has an external thread 8 corresponding to the internal thread 2, which is designed as a so-called mammoth thread, the threads of which, as can be seen in FIG. 3, only extend over part of the surface and on run diametrically opposite points in the lateral surface, so that two axially extending, diametrically opposite, smooth lateral surfaces 9 are formed.
- the height --H-- of the thread grooves 12 of the sleeve 1 must be greater than the height "h" of the threads 13 of the anchor rod 7, so that the threads 13 of the anchor rod 7 have a play in the thread grooves 12 of the sleeve 1 .
- This tolerance can be a few tenths of a millimeter, e.g. 0.2 mm.
- This tolerance preferably extends to at least half, expediently two thirds of the sleeve length and is continuously smaller and smaller, so that the slope at the closed sleeve end is greatest, and gradually decreases to the normal slope in half or two thirds of the length, so that at the end of this length there is a normal slope, that is to say the slope corresponding to the slope of the thread 8 of the anchor rod 7.
- an adhesive cartridge is first inserted into a rock hole, whereupon the sleeve 1 is inserted into the hole and driven in by a hammer blow so that it destroys the adhesive cartridge with the cutting edge 10, as a result of which the adhesive encloses the sleeve end .
- the adhesive is pressed progressively between the gears of the external thread 3, or driven through it, so that when the sleeve 1 is completely sunk in the rock, the adhesive all Has penetrated threads, and after hardening causes the sleeve to be firmly anchored in the rock.
- the anchor rod 7 is screwed into the sleeve 1 fastened in this way.
- the sleeve 1 according to the invention can be dimensioned such that it can be found with a relatively small amount of the adhesive, which is expensive per se.
- Plastic adhesives with high strength are primarily used as adhesives. But there is also the possibility of using other masses, which give the required anchoring strength.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Zuganker zur Verankerung von Bauteilen in einem Grundkörper, z.B. Fels, Ziegel, Betonkörper u.a., bei dem innerhalb einer bergseitig in einer Verankerungsmasse angebrachten Hülse ein Ankerstab angeordnet ist, wobei die Hülse an ihrer dem Ankerstab zugewandten Innenseite ein Innengewinde aufweist, der Ankerstab an seiner der Hülse zugewandten Aussenseite ein Aussengewinde aufweist, die Hülse an ihrem bergseitigen Ende geschlossen ist, das Innengewinde der Hülse zumindest am geschlossenen Ende eine gegenüber den Gewindegängen des Ankerstabes grössere Steigung aufweist und die Gewindegänge des Ankerstabes in den Gewindenuten der Hülse mit Spiel sitzen. Fels- und Erdanker werden im Tunnel-, Erd- und Bergbau verwendet und dienen zum Festhalten von Erdbauten, Schalungen u.a. Durch die DE-A-2 557 978 ist ein solcher Anker zur Verankerung von Bauteilen im Erdreich oder Fels bekanntgeworden. Dieser Anker besteht aus einem mit Aussengewinde versehenen, das Zugglied bildenden Rundstab, welcher in ein in der Verankerungsmasse festzuhaltendes, als Hülse ausgebildetes Gewinderohr eingeschraubt wird. Bei diesem Rohr sind die Steigungen der Gewinde des Zuggliedes und des Gewinderohres gleich, wobei dazwischen Schmiermasse eingebracht ist. Bei diesem Anker sind alle Gewindegänge im wesentlichen gleichmässig belastet. Ein Nachteil dieses Ankers besteht darin, dass er für hohe Belastungen ungeeignet ist.
- Durch die FR-A-1 390 986 ist bekanntgeworden, zur Erzielung einer grösseren, gleichmässigeren Belastung der Gewindegänge einer Schraubverbindung die Steigung an einem Ende des Innengewindes der hülsenartigen Elemente unterschiedlich zu gestalten, und zwar mit zum unteren Ende grösser werdender Steigung.
- Die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 am nächsten kommende FR-A-2 077 000 beschreibt eine Schraubverbindung, bei welcher das Innengewinde der Mutter grössere Steigung aufweist als das Aussengewinde der Schraube, des Zugbolzens od.dgl. und zwischen den Gewindenuten der Mutter und den Gewindegängen des Zugbolzens ein Axialspiel vorgesehen ist. Dadurch sollte erzielt werden, dass bei Zugbeanspruchung des Bolzens, sei es durch die Belastung des Bolzens oder durch eine Vorspanneinrichtung, infolge der Dehnung des im Muttergewinde sitzenden Bolzens alle Gewindegänge zum Tragen kommen.
- Um das Tragen aller Gewindegänge auch in vergleichsweise langem Muttergewinde zu erreichen, hätten aber sehr hohe Zugspannungen auf den Bolzen zur Einwirkung gebracht werden müssen, u.zw. Zugspannungen, die die zulässige Spannung des Bolzenmaterials erreichen, gegebenenfalls aber auch hätten überschreiten müssen. Es wäre hierbei denkbar, den Gangunterschied möglichst klein zu machen, um mit geringeren Zugbeanspruchungen das Auslangen finden zu können. Dabei ist aber zu berücksichtigen, dass jede Verringerung des Gangunterschiedes eine Erhöhung der bei der Produktion erforderlichen Genauigkeit notwendig macht, womit naturgemäss die Produktionskosten steigen. Derartigen Vorgangsweisen sind schon aus wirtschaftlichen Gründen Grenzen gesetzt.
- Diese bekannte Schraubverbindung war daher eher nachteilig.
- Zur Vereinfachung der Schraubverbindung sowie zur Herabsetzung der Produktionskosten schlägt die Erfindung einen Zuganker der eingangs angegebenen Art vor, bei welchem erfindunsgemäss die Steigung des Innengewindes der Hülse am geschlossenen Ende derselben am grössten ist, sich zum offenen Ende hin allmählich verringert und auf halber bis zweidrittel Länge der Steigung des Gewindes des Ankerstabes gleich ist.
- Zur Herstellung eines solchen Verlaufes des Hülsengewindes ist hohe Präzision nur über einen Teil der Länge des Hülsengewindes erforderlich, eben in jenem Abschnitt, in welchem die Steigung sich ändert. Aber auch bei einer solchen Schraubverbindung wird gleichmässiges Tragen einer grösseren Anzahl von Gewindegängen als bei üblichen Schrauben mit konstanter Gewindesteigung erzielt, jedoch bei wesentlich geringerer Belastung oder Vorspannung als bei der Verbindung gemäss der FR-A-2 077 000.
- Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Hülse einschliesslich des Aussen- und des Innengewindes als unbearbeitetes Gussstück aus Aluminium oder Grauguss ausgebildet. Vorzugsweise ist die Hülse an ihrem geschlossenen Ende mit einer keilförmigen Schneide versehen.
- Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Zugankers dargestellt ist. Es zeigen
- Fig. 1 einen Längsschnitt der Hülse,
- Fig. 2 eine Seitenansicht des Ankerstabes,
- Fig. 3 einen Querschnitt desselben und
- Fig. 4 einen Querschnitt einer abgeänderten Form der Hülse mit eingesetztem Ankerstab.
- Der Zuganker besitzt eine Hülse 1, welche als Gussstück aus Metall, vorzugsweise Aluminium oder Grauguss hergestellt, einen zylinderischen Grundkörper 4 besitzt, auf dessen Aussenseite ein Aussengewinde 3 und auf dessen Innenseite ein Innengewinde 2 vorgesehen ist, so dass der Aussendurchmesser des Innengewindes «d» kleiner als der Innendurchmesser des Aussengewindes ist, und die Differenz zwischen den beiden Durchmessern der eigentlichen Wandstärke --a-- des Grundkörpers 4 der Hülse 1 entspricht. Das Aussengewinde 3 ist sägezahnartig ausgebildet, so dass die im wesentlichen lotrecht zur Achse der Hülse gelegene Fläche 5 im eingebauten Zustand der Hülse 1 nach aussen und die schräge Fläche 6 nach innen gerichtet ist, wodurch ein hoher Widerstand gegen Zugwirkung in der Richtung des Pfeiles A gegeben ist. Die Gewindegänge des Aussengewindes 3 schliessen eng aneinander an, während das Innengewinde 2 mit grösserer Steigung versehen ist, so dass zwischen den einzelnen Gewindegängen ein Abstand --b- vorhanden ist. Zur Verhinderung von Kerbspannungen können die inneren Flankenausläufe des Aussengewindes abgerundet sein. Die Hülse 1 ist an ihrem einen Ende offen und an ihrem anderen Ende in eine keilförmige Schneide 10 auslaufend verschlossen.
- Der Ankerstab 7, welcher in die Hülse 1 eingeschraubt wird, besitzt ein dem Innengewinde 2 entsprechendes Aussengewinde 8, welches als sogenanntes Mammutgewinde ausgebildet ist, dessen Gewindegänge sich, wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, nur über einen Teil der Oberfläche erstrecken und an diametral gegenüberliegenden Stellen in die Mantelfläche auslaufen, so dass zwei axial verlaufende, diametral gegenüberliegende, glatte Mantelflächen 9 entstehen. Um zu verhindern, dass bei Toleranzen des Innengewindes der Hülse 1 und des Aussengewindes des Ankerstabes 7 bei Zugbelastung desselben nur die nahe dem äusseren Ende der Hülse 1 gelegenen Gewindegänge die Gesamtlast aufnehmen, wodurch das Hülsenende abgerissen werden könnte, ist in vorteilhafter Weise die Steigung des Innengewindes 2 der Hülse 1 am geschlossenen Ende derselben um eine geringe Toleranz grösser als für den Ankerstab 7 gedacht wäre, wodurch, wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, auf jeden Fall die innersten Gewindegänge 10, 11 zum Tragen kommen und die Last auf die gesamte Hülsenlänge übertragen wird. Zu diesem Zwecke muss die Höhe --H-- der Gewindenuten 12 der Hülse 1 grösser als die Höhe «h» der Gewindegänge 13 des Ankerstabes 7 sein, so dass die Gewindegänge 13 des Ankerstabes 7 in den Gewindenuten 12 der Hülse 1 ein Spiel haben. Diese Toleranz kann wenige Zehntel Millimeter, z.B. 0,2 mm betragen. Vorzugsweise erstreckt sich diese Toleranz auf mindestens die halbe, zweckmässig zwei drittel der Hülsenlänge und ist fortlaufend immer kleiner, so dass die Steigung am geschlossenen Hülsenende am grössten ist, und sich allmählich bis zur normalen Steigung in der halben bzw. zwei drittel Länge verringert, so dass am Ende dieser Länge eine normale Steigung, das heisst die der Steigung des Gewindes 8 des Ankerstabes 7 entsprechende Steigung vorhanden ist.
- Zur Befestigung des Ankerstabes 7 in einem Fels wird vorerst eine Kleberpatrone in eine Felsbohrung eingebracht, worauf die Hülse 1 in die Bohrung eingesetzt und durch einen Hammerschlag so weit eingetrieben wird, dass sie mit der Schneide 10 die Kleberpatrone zerstört, wodurch der Kleber das Hülsenende umschliesst. Durch weiteres Eintreiben oder Einschrauben der Hülse 1 in die Felsbohrung mittels eines von einer Bohrmaschine angetriebenen Setzgerätes wird der Kleber fortschreitend zwischen die Gänge des Aussengewindes 3 gepresst, bzw. durch diese nach vorne getrieben, so dass bei gänzlich im Fels versenkter Hülse 1 der Kleber alle Gewindegänge durchdrungen hat, und nach dem Erhärten eine feste Verankerung der Hülse im Fels bewirkt. In die so befestigte Hülse 1 wird der Ankerstab 7 eingeschraubt.
- Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung verschiedene konstruktive Abänderungen vorgenommen werden. So besteht die Möglichkeit, anstelle des sägezahnartigen Aussengewindes 3 ein anderes Gewinde oder einfache Erhebungen vorzusehen, wodurch eine Verankerung in der Klebermasse erzielt wird. Auch kann anstelle der Vergrösserung der endseitigen Gewindesteigung eine Verringerung derselben gegenüber der des Ankerstabes 7 gewählt werden.
- Die erfindunsgemässe Hülse 1 kann infolge ihrer bevorzugten Verankerungseigenschaften so bemessen sein, dass mit verhältnismässig geringer Menge des an sich teuren Klebemittels das Auslangen gefunden werden kann.
- Als Kleber werden vor allem Kunststoffkleber mit hoher Festigkeit verwendet. Es besteht aber auch die Möglichkeit, andere Massen zu verwenden, welche die erforderliche Verankerungsfestigkeit ergeben.
Claims (4)
1. Zuganker zur Verankerung von Bauteilen in einem Grundkörper, z. B. Fels, Ziegel, Betonkörper u.a. bei dem innerhalb einer bergseitig in einer Verankerungsmasse angebrachten Hülse (1) ein Ankerstab (7) angeordnet ist, wobei die Hülse an ihrer dem Ankerstab zugewandten Innenseite ein Innengewinde (2) aufweist, der Ankerstab an seiner der Hülse zugewandten Aussenseite ein Aussengewinde (8) aufweist, die Hülse an ihrem bergseitigen Ende geschlossen ist, das Innengewinde (2) der Hülse (1) zumindest am geschlossenen Ende eine gegenüber den Gewindegängen des Ankerstabes (7) grössere Steigung aufweist und die Gewindegänge (13) des Ankerstabes (7) in den Gewindenuten (12) der Hülse (1) mit Spiel sitzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung des Innengewindes (2) der Hülse (1) am geschlossenen Ende derselben am grössten ist, sich zum offenen Ende hin allmählich verringert und auf halber bis zwei drittel Länge der Hülse (1) der Steigung des Gewindes (8) des Ankerstabes (7) gleich ist.
2. Zuganker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussengewinde (3) der Hülse (1) eine kleinere Steigung als ihr Innengewinde (2) aufweist.
3. Zuganker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (1) einschliesslich des Aussen- und des Innengewindes (3 bzw. 2) als unbearbeitetes Gussstück aus Aluminium oder Grauguss ausgebildet ist.
4. Zuganker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (1) an ihrem geschlossenen Ende mit einer keilförmigen Schneide (10) versehen ist.
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