EP0094908B1 - Zuganker für Gebirgssicherung - Google Patents

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EP0094908B1
EP0094908B1 EP83810193A EP83810193A EP0094908B1 EP 0094908 B1 EP0094908 B1 EP 0094908B1 EP 83810193 A EP83810193 A EP 83810193A EP 83810193 A EP83810193 A EP 83810193A EP 0094908 B1 EP0094908 B1 EP 0094908B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tension
tension member
bolt according
expansion
design
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP83810193A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0094908A2 (de
EP0094908A3 (en
Inventor
Erwin Isler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
H Weidmann AG
Original Assignee
H Weidmann AG
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Filing date
Publication date
Priority claimed from CH3023/82A external-priority patent/CH664803A5/de
Application filed by H Weidmann AG filed Critical H Weidmann AG
Priority to AT83810193T priority Critical patent/ATE37742T1/de
Publication of EP0094908A2 publication Critical patent/EP0094908A2/de
Publication of EP0094908A3 publication Critical patent/EP0094908A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0094908B1 publication Critical patent/EP0094908B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/008—Anchoring or tensioning means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0006—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by the bolt material
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0086—Bearing plates
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0093—Accessories

Definitions

  • the present invention relates to a tie rod for rock protection according to the preamble of independent claim 1.
  • rock anchors are installed in boreholes that are anchored at the end of the borehole and tensioned at the beginning of the borehole or on the free rock wall using an anchor plate and lag screw.
  • the anchoring member is designed as a deformable body which is supported in the borehole in the deformed state.
  • the anchoring member is designed as a hollow body and the tension member is fastened in an end plate below the hollow body.
  • a viscous mass is pressed into the hollow body by the tension member, which is designed as a tube, so that it lies precisely against the borehole.
  • the tension member which is designed as a tube, so that it lies precisely against the borehole.
  • the hollow body consists of a deformable shell, so there is a further force limitation due to the strength of this shell, and the tension member can under no circumstances be stressed to its own capacity.
  • Another problem is the threaded part of the tension rod for exerting a tensile force by means of a tension nut.
  • the anchoring member 1 consists of a number of expansion bolts 10 which are fastened on the tension member 3 and an equal number of expansion sleeves 20.
  • the expansion bolts 10 are formed from holding wedges 15 which form an angle with the axis of the tension member 3. According to the example shown, this angle is 9 °.
  • FIG. 2 In the area of the largest diameter of the expansion bolts 10 there is a sectional view according to FIG. 2, in which the outline formed by the abutting surfaces of triangular wedges can be seen.
  • FIG. 3 At the smallest circumference of the expansion bolts 10, an image according to FIG. 3 is shown, according to which the expansion bolts 10 practically encircle the tension member 3.
  • the surface of the tension member 3 according to FIG. 4 is provided with sawtooth-shaped circumferential ribs 11 at least in the area of these expansion bolts 10.
  • the steep flank 11a is directed towards the end 12 of the tension member 3, and the flat flank 13 faces it.
  • a tensile force in the direction of arrow a, which acts on the tension member 3 is thus transmitted to the respective expansion bolt 10 via the flat flanks 13.
  • the power transmission takes place gradually and decreases gradually in the tension member and for this the expansion bolts 10 have to absorb a gradually increasing force.
  • the expansion bolts 10 also have an increasing circumference towards the end 12 of the tension member 3, these forces can be absorbed without overstressing the material.
  • the tension member 3 consists of a glass fiber synthetic resin tube with an axial bore 14, and the expansion bolts 10 can consist of thermoplastic material and can be molded directly onto the tension member.
  • the expansion sleeves 20 each consist of six lamellae 21, each of which comprises an expansion bolt 10.
  • the lamellae 21 are wedge-shaped and rest on a holding wedge 15 of an expansion bolt 10 with a surface 25 that is also triangular in cross section.
  • This configuration has the effect that when the expansion bolt 10 and the lamella 21 of the expansion sleeve 20 are displaced relative axially, there is always area-like contact. This allows the tensile force to be distributed over a surface and the surface pressure does not exceed an admissible level at any point.
  • the lamellae 21 are connected to one another circumferentially, for example by means of a hook-shaped tongue and groove, in order to allow relative lateral freedom of movement. This is for the purpose that the expansion sleeves 20 can be widened by axial displacement on the expansion bolts 10.
  • the lamellae 21 have a T-shaped design with a transverse web 22 which tapers with increasing distance from the supporting rib 23. This exerts pressure on the mountain above all in the middle of the lamellae 21 and is less on the outside, so that the mountain bulges more in the middle, and the force can be applied evenly to the rock. This prevents the mountains from erupting next to the segments.
  • the cross section according to FIG. 7 is created at a point between two axially following slats 21. This shows that the longitudinal connection between the following slats 21 is formed with a bark-like bridge section 26.
  • the parts 26 are formed with tongues 27 projecting outwards between each of two successive expansion sleeves 20. These tongues 27 have the task of ensuring that the expansion sleeves 20 are in contact with the rock at all times.
  • the proposed arrangement shows significant advantages: by dividing the expansion bolt 10 into, for example, three holding wedges 15, the force transmission can take place uniformly over a greater length than was the case with only one wedge of the previously known embodiments.
  • the ridge-shaped surfaces 15a, 15b arranged distributed around the circumference of the holding wedges 15 allow the lamellae 21 to always lie on the holding wedges with a constant surface over their entire axial displacement path, so that the same surface pressure always arises.
  • By increasing the length of the power transmission by dividing the expansion bolts 10 larger diameter differences can be mastered, for example a borehole can now vary between 34-40 mm instead of the previous 34-36 mm.
  • the outer surface of the slats can be ribbed or otherwise roughened in order to achieve better adhesion to the rock.
  • an anchoring member 1 of the type described can withstand forces in the order of magnitude of the tensile strength of the tensile member 3.
  • epoxy resin or mortar can be injected, which can also spread outside the tension member 3 without additional injection tubes due to the shape of the lamella 21 with the tapered support rib 23.
  • cylindrical surfaces could also be provided. 2 would then look cycloid-like.
  • the cylindrical surfaces should advantageously have the same diameter as the tension member 3.
  • the two elements 91 and 92 are superimposed on one another with their surfaces 93 and 94 visible in section, and they are pressed together according to the arrows P perpendicular to these surfaces 93, 94. If the first element 91 has a tensile force K1 to the right in the drawing and / or the second element 92 has a tensile force K2 to the left in the drawing, this gives the same arrangement as in the transition point from a tension member to the sleeve.
  • flanks 96 of different lengths are based, with a constant burr height, is to keep the force transmission per unit of tooth length constant. For this reason the elongation of the material was introduced with increasing force from left to right and the lengths of the flanks 96 compared to the assumed original and unloaded length of a comparison rod V corresponding to the tensile force of a force unit, e.g. 1 T on the far left gradually up to ten force units, e.g. B. 10 T far right, stretched.
  • the force K1 decreases uniformly with each step and the second element 92, on the right in the drawing, to which no force acts, pulls on the left in the drawing with the total force K1 on a fictitious fastening, so that conversely the force K2 on this fictitious attachment is effectively the force K1.
  • the force curve in the first element 91 is shown with dotted lines.
  • this knowledge is transferred to the tension member 3.
  • this tension member 3 for example made of fiber-reinforced plastic, is provided with teeth like the first element 91 in FIG. 9.
  • the long flanks 96 and the short flanks 97 are peripheral surfaces.
  • the tension member 3 prepared in this way is provided with a threaded sleeve 40 in an injection mold. This threaded sleeve naturally assumes a complementary shape in the toothed area of the tension member 3 and shows a sectional view according to the second element 92 in FIG. 9.
  • a thread 41 was formed on the outer circumference of the threaded sleeve 40.
  • the shape of the external thread 41 which is a saw thread, is shown in the detail enlargement FIG. 12 of the detail XII in FIG. 10.
  • a tie nut 60 for use with a tie rod of the type described above is described in FIGS. 13 and 14.
  • the tension nut 60 is designed as a sleeve 61 with an internal thread 62.
  • the sleeve 61 is provided with a support flange 64 which is annular and which has a spherical zone-like outer surface 65. Ribs 66 are also present between the support flange 64 and the sleeve 61.
  • the ribs 63, 66 along the sleeve 61 have, for example, a pitch of 15 °, so that there are 24 ribs and the ribs 63, 66 on the flange 64 have, for example, the same pitch.
  • a tension member 3 of the type described in a hole 80 in the rock 81 is shown in Fig. 15.
  • An anchor plate 70 with its central hole 74 is placed on the rock 81 on the borehole 80.
  • This anchor plate 70 is annular.
  • the support surface 77 on which the outer surface 65 of the tension nut 60 rests is concavely curved and shaped as a spherical zone with the same radius as the outer surface 65.
  • ribs 71, 72 which are concentric with one another.
  • the area between these ribs 71, 72 is at least partially filled by slats 75.
  • Such lamellae can be designed as platelets which are arranged in axially parallel planes. These axially parallel planes can be arranged radially or intersect in a honeycomb shape, an arrangement of cylindrical planes and radial planes would also be conceivable.
  • These lamellae 75 form a crumple zone and can be compressed by protruding points 82 on the surface of the rock 81. It can thus be achieved that the anchor plate 70 lies evenly on the rock.
  • the area determined by the free end faces of the lamellae can be curved, by means of which the edge parts of the ribs 71, 72 are connected to one another.
  • the lines of force 91 are accordingly guided in discrete bundles over the long flanks 45 of the toothing onto the threaded sleeve 40 and transmitted practically uniformly via the saw thread 41 to the tension nut 60, where they are concentrated on the outer surface 65 and further onto the anchor plate 70 be transmitted.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung, betrifft einen Zuganker für Gebirgssicherung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
  • Beim Bau von Hohlräumen im Gebirge bzw. beim Anbau von Felswänden werden bekanntlich Kräfte frei, durch die Gestein gegen den freien Raum wandert. Um dies zu verhindern, werden Gebirgsanker in Bohrlöcher einbgebaut, die am Bohrlochende verankert sind und am Bohrlochanfang bzw. an der freien Gesteinswand mittels Ankerplatte und Zugschraube gespannt werden.
  • Ein Problem, das es zu lösen gilt, ist die Verankerung am Bohrlochende. Dazu sind schon einige Vorschläge bekannt geworden. Gemäss der DE-B-1 117 071 liegt am Zugglied bzw. dem Ankerbolzen ein fester sichelförmiger Keil an, der durch Form-und Reibungsschluss in axialer Richtung gehaltert ist. Die Aussenfläche des Keils ist zur Achse des Zuggliedes geneigt und wirkt mit der inneren Mantelfläche eines losen Keils ebenfalls mit sichelförmigem Querschnitt derart zusammen, dass bei einer Zugkraft am Zugglied der feste Keil gegenüber dem losen Keil verschoben wird und damit diesen gegen das Gestein drückt. Die beiden Keile sind durch ein elastisches Organ miteinander verbunden, so dass sie zusamen in das Bohrloch eingeschoben werden können. Nachteilig ist, dass das Zugglied verbogen wird, weil der Keil nur einseitig wirkt, so dass zu den funktionellen Zugkräften noch Biegekräfte auf das Zugglied einwirken, durch die die mögliche Zuglast verringert wird.
  • Gemäss einem anderen Vorschlag in der CH-A-564 654 ist das Verankerungsglied als verformbarer Körper ausgebildet, der sich in verformten Zustand im Bohrloch abstützt. Das Verankerungsglied ist als Hohlkörper ausgebildet und das Zugglied ist in einer Abschlussplatte unterhalb des Hohlkörpers befestigt. Durch das als Rohr ausgebildete Zugglied wird eine viskose Masse in den Hohlkörper gepresst, so dass dieser formgenau am Bohrloch anliegt. Mit einem solchen Zuganker ist die Zugkraft durch die Reibung des Hohlkörpers einerseits am Zugglied und anderseits im Bohrloch begrenzt. Der Hohlkörper besteht aus einer verformbaren Hülle, somit ist eine weitre Kraftbegrenzung durch die Festigkeit dieser Hülle gegeben, und das Zugglied kann keinesfalls bis zur eigenen Belastbarkeit beansprucht werden.
  • Schliesslich wird noch auf den Gebirgsanker gemäss DE-A-2 903 694 verwiesen. Demnach wird auf das Zugglied eine sich im Bohrloch festkrallende Spreizhülse aufgesetzt, die durch Drehung mittels der Zugmutter über einen Spreizbolzen verspannbar ist. Dazu sind die Enden des Zuggliedes konisch aufgeweitet, um einen Spreizkeil aufzunehmen. Wenn der Spreizbolzen mit sternförmigem Querschnitt ausgebildet ist und die Spitzen in die Spalte im Zugglied, die die konische Aufweitung bewirken, eingreifen, kann das Material, insbesondere die Glasfasern bei einem Glasfaserkunstharzrohr, nicht ausweichen, und die Festigkeit wird erhöht. Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein solches Glasfaserkunstharzrohr (GFK) durch eine radiale Pressung zwischen einem Spreizbolzen und einer Spreizhülse nicht in genügender Weise gehaltert wird und herausgleiten kann. Auch ein zusätzliches Vergiessen mit Epoxyharz gibt keine wesentliche Verbesserung.
  • Ein weiteres Problem schafft der Gewindeteil des Zugstabes zur Ausübung einer Zugkraft mittels einer Spannmutter.
  • «Bei einem aus der US-A-3 469 407 bekannten Zuganker gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sitzen Spreizbolzen mit Innengewinde auf einem mit entsprechendem Gewinde versehenen Zugglied. Letzteres ist mit einem Schraubenbolzen als Spannanordnung verbunden, dessen Kopf über eine ebene Ankerplatte an der Gebirgswand abgestützt ist. Das Spannen erfolgt durch Drehen des Schraubenbolzens und des Zuggliedes, welches somit - jedenfalls gegen das Ende des Spannvorganges - erhebliche Drehmomente zusätzlich zur Zugkraft übertragen muss. Zudem liegt die Ankerplatte oft nicht senkrecht zur Bolzenachse an der Gebirgswand an, wodurch Bolzen und Zugglied noch zusätzlich auf Biegung belastet werden.»
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen Zuganker zu schaffen, bei dem unabhängig vom verwendeten Material für das Zugglied eine hohe Zugkraft ausgeübt werden kann und der einfach in der Herstellung ist und aus wenig Teilen besteht.
  • Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 erreicht.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen Aufriss eines Verankerungsgliedes mit einer Schnittansicht der Spreizhülse und Draufsicht auf den Spreizbolzen und mit einer Schnittansicht durch Spreizbolzen und Spreizhülse,
    • Fig. 2 eine Schnittansicht des Spreizbolzen allein gemäss der Schnittlinie 11-11 in Fig. 1,
    • Fig. 3 eine Schnittansicht des Spreizbolzens allein gemäss der Schnittlinie 111-111 in Fig. 1,
    • Fig. 4 eine Schnittansicht des Ausschnittes IV in Fig. 1 in stark vergrössertem Massstab,
    • Fig. 5 eine Draufsicht auf die Spreizhülse,
    • Fig. 6 eine Schnittansicht gemäss der Schnittlinie VI-VI in Fig. 1 (5),
    • Fig. 7 eine Schnittansicht gemäss der Schnittlinie VII-VII in Fig. 1 (5),
    • Fig. 8 eine Schnittansicht gemäss der Schnittlinie VIII-VIII in Fig. 1 (5),
    • Fig. 9 eine schematisierte Schnittansicht durch Zugstab und Zugmutter zur Erläuterung des Prinzips,
    • Fig. 10 eine Schnittansicht eines achsial geschnittenen Ankerstabes mit Gewindehülse unter Verwendung der anhand von Fig. erläuterten Prinzips,
    • Fig. 11 eine Ausschnittsvergrösserung der Stelle XI in Fig. 10,
    • Fig. 12 eine Ausschnittsvergrösserung der Stelle XII in Fig. 10,
    • Fig. 13 eine Schnittansicht einer Zugmutter zur Verwendung mit dem Zuganker nach Fig. 10,
    • Fig. 14 eine Stirnansicht der Zugmutter nach Fig. 13, und
    • Fig. 15 eine Schnittansicht durch das freie Ende des Zugankers mit Zugmutter und auf das Gebirge aufgesetzter Ankerplatte.
  • Das Verankerungsglied 1 besteht gemäss Fig. 1 aus einer Anzahl Spreizbolzen 10, die auf dem Zugglied 3 befestigt sind, und einer gleichen Anzahl Spreizhülsen 20. Die Spreizbolzen 10 sind aus Haltekeilen 15 gebildet, die mit der Achse des Zuggliedes 3 einen Winkel einschliessen. Gemäss dem dargestellten Beispiel beträgt dieser Winkel 9°. Im Gebiet des grössten Durchmessers der Spreizbolzen 10 ergibt sich eine Schnittansicht gemäss Fig. 2, bei der die aus aneinanderstossenden Flächen von Dreieckkeilen gebildete Umrisslinie ersichtlich ist. Beim kleinsten Umfang der Spreizbolzen 10 zeigt sich ein Bild gemäss Fig. 3, wonach die Spreizbolzen 10 das Zugglied 3 praktisch kreisförmig umfassen.
  • Zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Spreizbolzen 10 und dem Zugglied 3 ist die Oberfläche des Zuggliedes 3 gemäss Fig. 4 wenigstens im Bereich dieser Spreizbolzen 10 mit sägezahnförmigen umlaufenden Rippen 11 versehen. Von diesen Rippen 11 ist die steile Flanke 11a gegen das Ende 12 des Zuggliedes 3 gerichtet, und die flache Flanke 13 steht dieser gegenüber. Eine Zugkraft in Richtung des Pfeiles a, die auf das Zugglied 3 wirkt, wird somit über die flachen Flanken 13 auf den jeweiligen Spreizbolzen 10 übertragen. Damit erfolgt die Kraftübertragung stufenweise und nimmt im Zugglied stufenweise ab und dafür müssen die Spreizbolzen 10 eine stufenweise zunehmende Kraft aufnehmen. Da jedoch auch die Spreizbolzen 10 in Richtung gegen das Ende 12 des Zuggliedes 3 einen zunehmenden Umfang haben, können diese Kräfte ohne Überbeanspruchung des Materials aufgefangen werden.
  • Vorteilhafterweise besteht das Zugglied 3 aus einem Glasfaserkunstharzrohr mit einer axialen Bohrung 14, und die Spreizbolzen 10 können aus thermoplastischem Kunststoff bestehen und direkt auf das Zugglied angeformt werden.
  • Die Spreizhülsen 20 bestehen entsprechend den sechs dreieckförmigen Haltekeilen 15 je aus sechs Lamellen 21, die jeweils einen Spreizbolzen 10 umfassen. Die Lamellen 21 sind gemäss der Schnittansicht in Fig. 1 keilförmig ausgebildet und liegen mit einer im Querschnitt ebenfalls dreieckförmigen Fläche 25 auf jeweils einem Haltekeil 15 eines Spreizbolzens 10 auf. Durch diese Ausbildung wird bewirkt, dass bei relativer axialer Verschiebung von Spreizbolzen 10 und Lamelle 21 der Spreizhülse 20 immer eine flächenhafte Berührung stattfindet. Damit kann sich die Zugkraft auf eine Fläche verteilen, und die Flächenpressung übersteigt an keiner Stelle ein zulässiges Mass.
  • Umfangsmässig sind die Lamellen 21 miteinander verbunden, beispielsweise mittels hakenförmiger Feder und Nut, um damit eine relative seitliche Bewegungsfreiheit zu ermöglichen. Dies zum Zweck, dass durch axiale Verschiebung auf den Spreizbolzen 10 die Spreizhülsen 20 aufgeweitet werden können.
  • Wie in Fig. 8 im Querschnitt deutlich aufgezeigt, haben die Lamellen 21 eine T-förmige Ausbildung mit einem Quersteg 22, der sich mit zunehmender Entfernung von der Tragrippe 23 verjüngt. Damit wird der Druck auf das Gebirge vor allem mittig der Lamellen 21 ausgeübt und ist aussenseitig geringer, damit baucht das Gebirge mittig stärker aus, und die Kraft kann gleichmässig auf den Fels gebracht werden. Damit wird verhindert, dass das Gebirge neben den Segmenten ausbricht.
  • Der Querschnitt gemäss Fig. 7 ist an einer Stelle zwischen zwei sich axial folgenden Lamellen 21 angelegt. Dies zeigt, dass die Längsverbindung zwischen sich folgenden Lamellen 21 mit einer rindenähnlichen Brückenpartie 26 gebildet ist.
  • Aus Fig. 1, 5 und 6 lässt sich erkennen, dass jeweils zwischen zwei sich folgenden Spreizhülsen 20 die Partien 26 mit nach aussen abstehenden Zungen 27 gebildet sind. Diese Zungen 27 haben die Aufgabe zu erfüllen, dass die Spreizhülsen 20 jederzeit in Berührung mit dem Gebirge stehen.
  • Die vorgeschlagene Anordnung zeigt wesentliche Vorteile: Durch die Unterteilung des Spreizbolzens 10 in beispielsweise drei Haltekeile 15, kann die Kraftübertragung gleichmässig auf eine grössere Länge erfolgen, als dies bei nur einem Keil der bisher bekannten Ausführungsarten der Fall war. Die auf dem Umfang der Haltekeile 15 verteilt angeordneten firstförmig angeordneten Flächen 15a, 15b erlauben, dass die Lamellen 21 auf ihrem gesamten axialen Verschiebeweg immer mit einer gleichbleibenden Fläche auf den Haltekeilen aufliegen, so dass immer dieselbe Flächenpressung entsteht. Durch die Vergrösserung der Länge der Kraftübertragung mittels der Unterteilung der Spreizbolzen 10 können grössere Durchmesserdifferenzen beherrscht werden, beispielsweise kann nun ein Bohrloch zwischen 34-40 mm variieren, anstelle der bisherigen 34-36 mm.
  • Die Aussenfläche der Lamellen kann gerippt oder anderswie gerauht sein, um eine bessere Haftung am Fels zu bewirken.
  • Versuche haben gezeigt, dass ein Verankerungsglied 1 der beschriebenen Art Kräften in der Grössenordnung der Zugfestigkeit des Zuggliedes 3 wiederstehen kann. Durch Verwendung eines Rohres als Zugglied 3 kann Epoxyharz oder Mörtel injiziert werden, das sich durch die Form der Lamellen 21 mit der verjüngten Tragrippe 23 ohne zusätzliche Injektionsrohre auch ausserhalb des Zuggliedes 3 ausbreiten kann.
  • Anstelle von Haltekeilen 15 der vorbeschriebenen Art könnten auch zylindrische Flächen vorgesehen werden. Die mehrfach geknickte Umrisslinie gemäss Fig. 2 würde dann zykloxidenähnlich aussehen. Vorteilhafterweise müssten die zylindrischen Flächen einen gleichen Durchmesser aufweisen wie das Zugglied 3.
  • In Fig. 9 sind die beiden Elemente 91 und 92 mit ihren im Schnitt ersichtlichen Flächen 93 und 94 aufeinandergelegt und sie werden gemäss den Pfeilen P senkrecht zu diesen Flächen 93, 94 zusammengepresst. Wenn auf das erste Element 91 eine Zugkraft K1 nach rechts in der Zeichnung und/oder auf das zweite Element 92 eine Zugkraft K2 nach links in der Zeichnung einwirken, gibt dies eine gleiche Anordnung wie bei der Übergangsstelle von einem Zugglied auf die Hülse.
  • Die Idee, die den unterschiedlich langen Flanken 96 bei konstanter Grathöhe zugrunde liegt, ist die, die Kraftübertragung pro Zahnlängeneinheit konstant zu halten. Aus diesem Grunde wurde die Dehnung des Materials bei zunehmender Kraft von links nach rechts eingeführt und die Längen der Flanken 96 im Vergleich zur angenommenen ursprünglichen und unbelasteten Länge eines Vergleichsstabes V entsprechend der Zugkraft von einer Krafteinheit, z.B. 1 T ganz links stufenweise bis zu zehn Krafteinheiten, z. B. 10 T ganz rechts, gedehnt. Infolge der konstanten Flächenpressung auf den Flanken 96 nimmt die Kraft K1 mit jeder Stufe gleichmässig ab und das zweite Element 92, rechts in der Zeichnung, auf das keine Kraft einwirkt, zieht links in der Zeichnung mit der gesamten Kraft K1 an einer fiktiven Befestigung, so dass umgekehrt die Kraft K2 an dieser fiktiven Befestigung effektiv die Kraft K1 ist. Mit punktierten Linien ist der Kraftverlauf im ersten Element 91 dargestellt.
  • Gemäss dem im einzelnen dargestellten Ausführungsbeispiel in Fig. 10-15 ist diese Erkenntnis auf das Zugglied 3 übertragen. An seinem Ende ist dieses Zugglied 3, beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff, mit einer Zahnung wie das erste Element 91 in Fig. 9 versehen. Die langen Flanken 96 und die kurzen Flanken 97 sind umlaufende Flächen. Das derart vorbereitete Zugglied 3 wird in einer Spritzgussform mit einer Gewindehülse 40 versehen. Diese Gewindehülse nimmt selbstverständlich im gezahnten Bereich des Zuggliedes 3 eine dazu komplementäre Form an und zeigt eine Schnittansicht gemäss dem zweiten Element 92 in Fig. 9. Auf dem Aussenumfang wurde der Gewindehülse 40 ein Gewinde 41 angeformt.
  • Die gezahnte Partie ist in Fig. 11 in einer Ausschnittsvergrösserung des Ausschnittes XI deutlich dargestellt. Der Neigungswinkel der längeren Flanke 45 (entsprechend Flanke 96 in Fig. 9) ist eine Funktion des Abstandes X zwischen dem Stabende 42 und der jeweils betrachteten Stelle, also:
    • a = f(X)
  • Aus diesem Winkel a ergibt sich die axiale Länge t einer Flanke 45 zwischen zwei benachbarten steilen Flanken 46.
  • Die Form des Aussengewindes 41, das ein Sägegewinde ist, ist in der Ausschnittsvergrösserung Fig. 12 des Ausschnitts XII in Fig. 10 dargestellt. Der Neigungswinkel der steilen Zahnflanke 43 gegenüber der Vertikalen beträgt beispielsweise β = 5° und der flachen Zahnflanke 44 y = 40° bei einem Abstand zwischen den steilenZahnflanken 43 von 3,5 mm und einer Zahnhöhe von 1,84 mm. Durch die dargestellte Kombination der Zahnung zwischen Zugglied 3 und Gewindehülse 40 einerseits und einem Sägegewinde, das bekanntlich für grosse Kräfte aus gleicher Richtung ausgelegt ist, anderseits, wird die Zugkraft aus dem Zugglied 3 abschnittsweise auf eine Zugmutter 60 auf der Gewindehülse 40 übertragen, wodurch die Zugmutter 60 auf ihrer gesamten Länge beansprucht wird.
  • Eine Zugmutter 60 für Verwendung bei einem Zuganker der vorbeschriebenen Art ist in Fig. 13 und 14 beschrieben. Die Zugmutter 60 ist als Hülse 61 mit Innengewinde 62 ausgebildet. Auf dem Umfang der Hülse 61 sind mehrere verteilt angeordnete Rippen 63, 66 vorhanden. Am Fussende 67 ist die Hülse 61 mit einem Stützflansch 64 versehen, der ringförmig ausgebildet ist und der eine kugelzonenartige Aussenfläche 65 aufweist. Auch zwischen dem Stützflansch 64 und der Hülse 61 sind Rippen 66 vorhanden. Die Rippen 63, 66 entlang der Hülse 61 haben beispielsweise eine Teilung von 15°, so dass 24 Rippen vorhanden sind und die Rippen 63, 66 am Flansch 64 haben beispielsweise dieselbe Teilung.
  • Der Einbau eines Zuggliedes 3 der beschriebenen Art in ein Bohrloch 80 im Fels 81 ist in Fig. 15 dargestellt. Auf den Fels 81 ist eine Ankerplatte 70 mit ihrem zentralen Loch 74, auf das Bohrloch 80 aufgesetzt. Diese Ankerplatte 70 ist ringförmig ausgebildet. Die Tragfläche 77 auf der die Aussenfläche 65 der Zugmutter 60 aufliegt, ist konkav gewölbt und als Kugelzone mit gleichem Radius wie die Aussenfläche 65 geformt.
  • Aussenseitig und Innenseitig der Tragfläche sind zueinander konzentrische Rippen 71, 72 vorhanden. Das Gebiet zwischen diesen Rippen 71, 72 ist durch Lamellen 75 wenigstens teilweise ausgefüllt. Solche Lamellen können als Plättchen ausgebildet sein, die in achsparallelen Ebenen angeordnet sind. Diese achsparallelen Ebenen können radial angeordnet sein oder sich wabenförmig schneiden, auch eine Anordnung von zylindrischen Ebenen und radialen Ebenen wäre denkbar. Diese Lamellen 75 bilden eine Knautschzone und können durch vorstehende Stellen 82 auf der Oberfläche des Fels 81 zusammengedrückt werden. Damit kann erreicht werden, dass die Ankerplatte 70 gleichmässig auf dem Fels aufliegt.
  • Die durch die freien Stirnseiten der Lamellen bestimmte Fläche kann gewölbt sein durch die die Randpartien der Rippen 71, 72 miteinander verbunden werden.
  • Aus dieser Fig. 15 zeigt sich auch deutlich der Zweck der Haube 68 der Zugmutter 60. Diese dient der Abdeckung des zentralen Loches 74 in der Ankerplatte.
  • Mit der vorgeschlagenen Anordnung werden dementsprechend die Kraftlinien 91 in diskreten Bündeln über die langen Flanken 45 der Zahnung auf die Gewindehülse 40 geführt und praktisch gleichmässig über das Sägengewinde 41 auf die Zugmutter 60 übertragen, wo sie auf die Aussenfläche 65 konzentriert und weiter auf die Ankerplatte 70 übertragen werden.
  • Versuche haben ergeben, dass mit dieser besonderen Ausbildung ein Zugglied 3 in Form eines glasfaserverstärkten Kunststoffrohres, bei dem die Glasfasern parallelisiert sind und längsverlaufen, bis zu seiner eigenen Bruchlast beansprucht werden kann, ohne dass sich das Verankerungsglied 1 im Bohrloch lösen würde oder die angeformte Gewindehülse 40 vom Zugglied 3 abgesprengt würde.

Claims (12)

1. Zuganker für Gebirgssicherung, mit einem Zugglied (3), das im Bohrloch mit einem Verankerungsglied (1) verankert ist, welches aus mindestens einem mit dem Zugglied (3) verbundenen Spreizbolzen (10) aus mehreren, das Zugglied (3) umfassenden, axial voneinander distanzierten Haltekeilen (15) und jedem Haltekeil zugeordneter Spreizhülse (20) besteht, um als verformbarer Körper in verformtem Zustand an der Wand des Bohrloches anzuliegen und mittels Reibkraft das kraftschlüssig mit dem Verankerungsglied (1) verbundene Zugglied (3) im Gebirge festzuhalten, und mit einer Spannanordnung, die gegen eine an der Gebirgswand anliegende Ankerplatte (70) abgestützt ist und ein am freien Ende des Zuggliedes (3) vorhandenes Gewinde übergreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizhülsen (20) untereinander verbunden sind und das Zugglied (3) umfassen, das ferner am freien Ankerende (42) eine das Zugglied (3) umfassende Gewindehülse (40) vorhanden ist, dass die Aussenfläche des Zuggliedes (3) im Bereich dieser Gewindehülse (40) und die Innenfläche der Gewindehülse (40) eine Anzahl das Zugglied (3) umfassende, formschlüssig ineinandergreifende Erhebungen (95, 96, 97) aufweisen, welche Erhebungen in einer diametralen Schnittebene betrachtet sägezahnförmig ausgebildet sind, bei denen die Flanken mit dem kleineren Neigungswinkel (96) gegen die angreifende Zugkraft gerichtet sind, und eine gleiche Höhe des Grates (95) über der Achse des Zuggliedes (3) aufweisen, und dass eine das Gewinde (41) der Gewindehülse (40) übergreifende Zugmutter (60) und die Ankerplatte (70) im Auflagebereich der Zugmutter (60) auf der Ankerplatte (70) je eine formgleich gewölbte Fläche (65, 77) besitzen.
2. Zuganker nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltekeile (15) und das Zugglied (3) mittels ineinandergreifender radialer Rippen (11, 11a) kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
3. Zuganker nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (11, 11a) sägezahnförmig ausgebildet sind, und diejenigenFlanken (13) mit dem kleineren Neigungswinkel auf der Kraftangriffsseite angeordnet sind.
4. Zuganker nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche von jedem Haltekeil (15) pyramidenförmig mit wenigstens zwei wenigstens eine Kante bildenden Flächen (15a, 15b) ausgebildet ist, dass die genannten Kanten aller Haltekeile (10) äquidistant auf einer Kegelfläche angeordnet sind, und dass alle Flächen (15a, 15b) zusammen das Zugglied (3) lükkenlos umfassen.
5. Zuganker nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spreizhülse (20) aus einer Anzahl Lamellen (21) besteht, die an wenigstens einer Stelle auf ihrer axialen Länge untereinander verbunden sind, innenseitig eine gleicherweise wie die Oberfläche der Haltekeile (15) pyramidenförmig ausgebildete Fläche und aussenseitig eine gerauhte Oberfläche besitzen, dass jede Lamelle (21) eine T-förmige Querschnittsfläche besitzt, von der der Quersteg (22) vom Aussenrand gegen die Tragrippe (23) zu dikker werdend ausgebildet ist und bei welcher Lamelle (21) die Tragrippe (23) rautenförmig ausgebildet ist.
6. Zuganker nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einer axialen Verbindungspartie (26) zwischen zwei sich folgenden Spreizhülsen (20) auf dem Umfang verteilt angeordnete, einerseits mit zwei nach aussen ragender Zunge (27) versehene Fahnen (26) vorhanden sind.
7. Zuganker nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugmutter (60) als zylindrische Hülse (61) ausgebildet ist, die mit radial nach aussen ragenden Rippen (63, 66) versehen ist, dass ferner die zylindrische Hülse (61) am Fussende (67) mit einem umfassenden Stützflansch (64) versehen ist, dessen Aussenfläche (65) konvex gewölbt ist, und dass das Gewinde (62) der Zugmutter (60) und das entsprechende Gewinde (41) der genannten Gewindehülse (40) Sägengewinde sind.
8. Zuganker nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützflansch (64) ringförmig ausgebildet und im Abstand von der zylindrischen Hülse (61) und dem Stützflansch (64) durch eine umfassende Haube (68) abgedeckt ist.
9. Zuganker nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerplatte (70) ringförmig ausgebildet ist und beidseits eine umfassende Rippe (71, 72) aufweist, dass ferner das Gebiet zwischen den genannten Rippen (71, 72) durch Lamellen (75) wenigstens teilweise ausgefüllt ist.
10. Zuganker nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (75) als radial angeordnete Plättchen ausgebildet sind.
11. Zuganker nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (77) für die Aussenfläche (65) des Stützflansches (64) konkav gewölbt ist.
12. Zuganker nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung von Auflagefläche (77) und Aussenfläche (65) kugelförmig ausgebildet ist.
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