EP0241451B1

EP0241451B1 - Gebirgsanker

Info

Publication number: EP0241451B1
Application number: EP19870890071
Authority: EP
Inventors: Rudolf Gruber
Original assignee: Gd-Anker-Mai-Pump GmbH; Mai Pump Austria GmbH
Current assignee: Mai Pump Austria GmbH
Priority date: 1986-04-09
Filing date: 1987-04-09
Publication date: 1991-07-17
Anticipated expiration: 2007-04-09
Also published as: AT387429B; ATA93086A; DE3771369D1; EP0241451A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Gebirgsanker zum Eintreiben in in Fels oder Gestein vorgebohrte Ankerlöcher, der radial elastisch vorformbar ist.
Ein solcher Gebirgsanker ist beispielweise in der DE-C-24 05 883 beschrieben. Er besteht im wesentlichen aus einem geschlitzten Rohr, sodaß der Gebirgsanker in radialer Richtung zusammengedrückt herden kann, wobei sich die Breite des Schlitzes und damit der Druchmesser verringert.
Ein Gebirgsanker dieser Art wird in ein Bohrloch eingetrieben, dessen Durchmesser etwas geringer ist als der Durchmesser des Gebirgsankers in entspanntem Zustand. Dadurch wird erreicht, daß der Gebirgsanker, wenn er in das Bohrloch eingetrieben hurde, kraftschlüssig an diesem anliegt.
Eine andere Ausführungsform ist aus der DE-A-27 41 106 bekannt Hier überlappen die Ränder des geschlitzten Rohres; beim Eintreiben in das Borhloch wird die Überlappungszone breiter.
Aus der DE-A-31 07 718 ist es bekannt, daß ein Gebirgsanker aus einem geschlossenen Rohr mit inneren und äußeren Längsnuten gebildet werden kann. Auch durch diese Ausführungsform wird eine Elastizität in radialer Richtung erreicht.
Aus den US-A-4 284 379 und 4 310 266 sind schließlich Ausführungen bekannt, die eine Verringerung der Wandstärke der Gebirgsanker zulassen (wodurch die Gebirgsanker stärker zusammengedrückt werden können), ohne das Eintreiben zu erschweren. Bei der US-A- 4 310 266 wird dies dadurch erreicht, daß der als geschlitztes Rohr ausgebildete Gebirgsanker während des Eintreibens in das Bohrloch mittels eines in das Rohr eingeschobenen Kerns gedreht wird. Infolge der Drehung werden die notwendigen Eintreibkräfte stark herabgesetzt und das Rohr kann dementsprechend dünner ausgeführt werden. Gemäß der US-A-4 284 379 ist der Gebirgsanker als geschlitztes oder nicht geschlitztes Rohr ausgebildet, das Rippen bzw. Versteifungen in Längsrichtung aufweist. Diese Rippen bzw. Versteifungen zeigen nach innen und sind im Querschnitt bogenförmig gekrümmt; sie bilden daher Längskanäle in der äußeren Oberfläche. Infolge der Rippen bzw. Versteifungen kann die Dicke des Rohres herabgesetzt werden, ohne die Widerstandskraft gegen Eintreibkräfte herabzusetzen.
Allen bekannten Gebirgsankern ist gemeinsam, daß die Korrosion ein sehr großes, bisher ungelöstes Problem darstellt; denn im Prinzip ist das tragende Element dieser Gebirgsanker ein Stahlrohr mit einer relativ geringen Wandstärke. Im Gegensatz zu Ankern aus Rundstahl führt bei der geringen Wandstärke von 2 bis 2,5 mm, wie sie diese radial verformbaren Gebirgsanker aufweisen, eine Korrosion von weniger als einem Millimeter zum Versagen der Verankerung.
Die Korrosion kann nun in zwei verschiedenen Formen auftreten: Ist das Gebirge wasserführend und sind die Bohrlöcher naß, dann tritt die Korrosion auf Innen- und Außenflächen der Gebirgsanker auf; aber auch in relativ trockenen Gruben, mit trockenen Bohrlöchern, treten ankerzerstörende Korrosionen auf, die meistens nur auf den Außenflächen des Gebirgsankers auftreten, die im Kontakt mit dem Gebirge sind. Eine Erklärung dafür ist, daß die Temperatur- differenz von Gebirge und Frischluft in der Grube zur Bildung von Kondenswasser führt, zumal ja die kühlere Luft ungehindert in das offene Rohr eindringen kann und zwischen dem wärmeren Gebirge nur die Blechstärke des Ankers liegt.
Schon eine geringe Reduzierung der tragenden Wandstärke durch Korrosion führt zu einer Verringerung der Spannkraft und somit zum vorzeitigen und vor allem zum Unkontrollierten Versagen der Gebirgsanker.
Diesen Schwierigkeiten versucht die aus der US-PS 4 382 719 bekannte Gebirgsanker-Methode zu begegnen, die im Prinzip darin besteht, daß zwei rohrförmige Gebirgsanker (entsprechend der oben erwähnten DE-C-24 05 883) ineinander versetzt werden. Durch den inneren Gebirgsanker wird der äußere Gebirgsanker verstärkt und mit zusätzlicher Kraft gegen die Bohrlochwand gedrückt. Damit werden den wohl die tragenden Stahlquerschnitte erhöht, doch wird damit nicht das Problem der Korrosion an sich beseitigt. Sie wird wohl verzögert, doch die Zufuhr feuchter Luft bzw. Sauerstoff ins Rohr- innere kann ungehindert stattfinden. Es ist nun Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Innere des eingangs genannten Gebirgsankers bereits vor dem Eintreiben mit einer verformbaren Masse ausgefüllt ist.
Damit werden nicht nur die Innenflächen des Gebirgsankers voll-kommen korrosionsgeschützt, sondern es wird auch die Zufuhr von Sauerstoff und kalter Luft in das Innere des Ankers verhindert. Dadurch ist die Bildung von Kondenswasser ausgeschlossen. Vorzugsweise ist die verformbare Masse ein Kunstoffschaum.
Gemäß einer speziellen Ausführung ist die verformbare Masse steifelastisch. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß auch die Federkraft und die Steifigkeit des Gebirgsankers wesentlich erhöht wird. All diese Vorteile werden ohne irgendwelchen zusätzlichen Aufwand beim Eintreiben der Gebirgsanker in das Bohrloch erreicht. Die geringen Mehrkosten durch das Verfüllen der Ankerhohlräume fallen bei der damit erzielten mehrfachen Lebensdauer und vor allem auch der damit erzielten höheren Betreibssicherheit nicht ins Gewicht.
Besondes zweckmäßig ist es, wenn der Gebirgsanker einen Steg und zwei daran symetrisch zur Mittelebene des Steges anschließende, etwa halbkreisförmige Flanken aufweist, wodurch sich ein durchgehendes S-Profil ergibt, und daß beide sich dadurch ergebende Kammern mit verformbarer Masse ausgefüllt sind. Auf diese Weise sind nicht nur die Innenflächen der Flanken, welche mit dem Bohrloch im Kontakt sind, geschützt, sondern ist auch der Steg, der durch die Mitte des Profils verläuft und der mit dem Gebirge in keinem Kontakt ist, vollkommen gegen Korrosion geschützt.
An Hand der Fig. 1-6 wird der Erfindungsgegenstand näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen rohrfömigen Gebirgsanker, Fig. 2 denselben im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 im Lieferzustand, Fig. 3 zeigt denselben ebenfalls im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, jedoch nach den Eintreiben bzw. Einbau in das Bohrloch, Fig. 4 zeigt den Schnitt durch einen Gebirgsanker, der als S-förmiger Nagel ausgebildet ist, vor dem Einbau und Fig. 5 denselben Gebirgsanker im Schnitt nach dem Einbau, Fig. 6 und 7 zeigen den Schnitt von Gebirgsankern nach der US-A-4 284 379.
Die in den Figuren 1-3 und 6 dargestellten Gebirgsanker 1 und 21 bestehen im wesentlichen aus einem rohrförmigen, geschlitzten Stahlteil 2 bzw. 22. Beim Eintreiben in das Bohrloch, welches einen kleineren Durchmesser hat als das Rohr im entspannten Zustand, werden diese Rohre radial zusammengedrükt, wobei sich die Breiten der Spalte 3 bzw. 23 verringern. Dies ist in Fig. 3 veranschaulicht, wo ein Gebirgsanker in ein entsprechendes Bohrloch eingesetzt dargestellt ist. Die Breite des Spaltes 3′ ist stark zurückgegangen.
Um das Eintreiben der Gebirgsanker in das Bohrloch zu erleichtern, können sie an dem Ende, das dem eintreibseitigen Ende gegenüberliegt, eine konische Verjüngung aufweisen.
Erfindungsgewäß sind die Gebirgsanker 1, 21 mit Kunststoffschaum 4, 24 gefüllt. Eine andere Ausführungsform 11 ist in Fig. 4 und 5 dargestellt. Dieser Gebirgsanker besteht aus einem S-förmigen Stahlprofil, welches aus einem Steg 15 und aus zwei halbkreisförmigen Flanken 12 besteht, die die radiale, elastische Verformung ermöglichen Dabei werden beim Eintreiben in das Borhloch die Breite der zwei Spalte 13 verringert. Die nach dem Eintreiben Schmalen Splaten sind in Fig. 5 mit 13′ bezeichnet. Beide Hohlräume, die sich durch das S-Profil ergeben, sind mit der Masse bzw. dem Kunstoffschaum 14 gefüllt. Dadurch ist der Steg 15 beidseitig und sind die Flanken 12 von innen vollständig gegen Korrosion geschützt. Hier ist deutlich zu sehen, daß sich der ursprüngliche Hohlraum bei den zwei Spalten 13 durch das Zusammenpressen des Kunstoffschaumes beim Eintreiben des Gebirgsankers vollständig füllten.
In den Fig. 6 und 7 sind weitere Ausführungsformen 21, 31 im Schnitt dargestellt. Es handelt sich im Prinzip um Rohre 22, 32. Der Gebirgsanker 21 (Fig. 6) weist einen Längsschlitz 23 auf, der Gebirgsanker 31 (Fig. 7) besteht aus einem geschlossenen Rohr 32. Im Gegensatz zu dem Gebirgsanker 21, 32 (Fig. 6, 7) in Längsrichtung durchgehende, nach innen weisende Versteifungsrippen 25, 35. Durch diese Rippen 25, 35 wird die Längssteifigkeit erhöht, das Problem der Korrosion ist jedoch gleich. Zusätzlich sind diese Gebirgsanker 21, 31 leichter radial verformbar, sodaß die ― wie der Gebirgsanker 31 ― auch ohne Längsschlitz ausgeführt werden können. Auch diese Ausführungsformen sind erfindungsgemäß mit Kunstoffschaum 24, 34 ausgegüllt.
Wenn ― wie das erfindungsgemäß bevorugt ist ― der Gebirgsanker mit einer steifelastischen Masse, vorzugsweise Kunststoffschaum ausgefüllt ist, wird nicht nur die Korrosionsbestäntigkeit entscheidend verbessert, sondern es werden gleitchzeitig auch die elastischen Eigenschaften verbessert; auch die Scherfestigkeit wird wesentlich erhöht. Ein ganz neuer Effekt kommt noch dazu: durch die Ausfüllung des Hohlraumes bzw. der Holräume der Gebirsanker vor dem Einbau wird die Füllmasse beim Einbau durch das Zusammendrücken elastisch verdichtet, wodurch ein Innendruck auf die Flanken bzw. auf den Rohrinnenraum gegen das Gebirge ausgeübt wird, was ein eventuelles Nachlassen der Spannung durch Materialermüdung oder auch trotz der Füllmasse auftretende Korrosion verhindert.

Claims

1. Gebirgsanker (1, 11, 21, 31) zum Eintreiben in in Fels oder Gestein vorgebohrte Ankerlöcher, der radial elastisch verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sein Inneres bereits vor dem Eintreiben mit einer verformbaren Masse (4, 14, 24, 34) ausgefüllt ist.

2. Gebirgsanker (1, 11, 21, 31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Masse ein Kunststoffschaum (4, 14, 24, 34) ist.

3. Gebirgsanker (1, 11, 21, 31) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Masse (4, 14, 24, 34) steifelastisch ist.

4. Gebirgsanker (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Steg (15) und zwei daran symmetrisch zur Mittelebene des Steges anschließende, etwa halbkreisförmige Flanken (12) aufweist, wodurch sich ein durchgehendes S-Profil ergibt, und daß beide sich dadurch ergebende Kammern mit verformbarer Masse (14) ausgefüllt sind.