EP0350454B1 - Verfahren zum Herstellen eines im Erdreich verankerbaren Zugorganes - Google Patents
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- E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
- E02D5/74—Means for anchoring structural elements or bulkheads
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- E02D5/76—Anchorings for bulkheads or sections thereof in as much as specially adapted therefor
- E02D5/765—Anchorings for bulkheads or sections thereof in as much as specially adapted therefor removable
Definitions
- the invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1 and a traction element according to the preamble of patent claim 3.
- excavation pits are often enclosed by slotted or sheet piling and anchored to the rear using tension anchors with tension elements.
- the traction elements are temporarily anchored to the ground anchors.
- the traction elements can also be used in the buildings themselves, e.g. when supporting a bridge. There forces can act on the supports during the construction of the bridge, which requires a temporary reinforcement of them by tension members.
- the traction elements are removed from the ground or the building and can be used again if necessary.
- the principle of a predetermined breaking point on the tension member is used.
- the predetermined breaking point reduces the cross-section of the tension member. This method is mostly limited to rod-shaped steel tension members with a single tension rod. The tension member is torn off in the predetermined breaking point by stretching beyond the tensile strength limit and largely removed from the ground or the structure.
- DE-PS 26 27 524 describes a grout anchor with a tension member surrounded by a cladding tube.
- the pulling element designed in the form of a steel wire strand slidably extends through the cladding tube.
- the traction element is guided with its end on the ground side through an anchor foot and held by means of a sleeve which is supported against the anchor foot.
- An adhesive is arranged as an intermediate layer between the sleeve and the tension member and the tension member is pressed through the sleeve.
- the clamping force of the sleeve is dimensioned such that the maximum resistance that is required to pull out the pulling element is somewhat greater than the load-bearing capacity that is exerted on the pulling element.
- the European patent application published under number 244 353 describes a tension member that can be anchored and expanded in the ground or in a building.
- This tension member consists of a central link and several outer links surrounding it.
- the central member is completely severed at one point and a support element is pressed around the traction element via this separation point. By moving the separation point within the support element, the working load to be exerted on the pulling element can be adapted to the requirements.
- This traction element with a central member severed within the support element is very suitable if no great demands have to be made on a certain elasticity of the traction element.
- the tension member according to the invention is defined by the characterizing features of claim 3.
- the tension member 1 consists of a steel wire strand. Of the outer links 3 arranged around a central link 2, one 3 'is completely severed at a first point 4. For this purpose, the stranded outer members 3 consisting of wires are partially opened and the outer member 3 ′ in question is completely sawn through.
- a tubular support element 5 is pushed over the rear end region 1a of the traction element 1, which is later to be anchored in the ground, until the separation point 4 is just in front of the support element 5 or only therefrom is just covered.
- the central member 2 is then also severed at a point 19 on the other side of the support element. In any case, this second separation point 19 lies outside the support element on the side of the support element 5 which faces the rear end of the traction element 1 which is to be anchored in the ground
- Tension member 1 is pressed firmly.
- An insert 11 is located between the inner surface of the tubular support element 5 and the tension element 1.
- the insert 11 is made of a material that is harder than the support element 5 and the tension element 1.
- the surface of the insert resting on the outer members 3 of the tension element 1 11 is provided with a toothing 13 for securely holding the tension member 1.
- the length L of the support element 5 corresponds approximately to four to six times the diameter of the tension element 1 and the distance L 1 of the separation point 4 relative to the end of the support element 5 facing away from the rear end of the tension element 1 is approximately one twentieth of the length in the exemplary embodiment according to FIG. 1 L of the support element 5.
- the separation point 4 can, however, be in a range of 1/2 L before to after the end of the support element 5 mentioned.
- a cement emulsion is later injected into the soil surrounding the traction element 1.
- a surrounding soil which is above and to the right of the support element 5 in relation to FIG. 1, a grout is formed by a grout, not shown.
- FIGS. 1 and 2 shows the pulling element 1 shown in FIGS. 1 and 2, most of which is held by the support element held in the pressing body, not shown 5 has been separated by exerting a load P on the free end of the tension member 1.
- the traction element 1 shown in FIG. 4 has a central steel rod 10 and six outer central rods 9, of which the steel rods 9 'are completely severed at the first points 4 and 6, respectively. So that the steel rods 9 and 10 are arranged and run parallel to one another, they are held together at regular intervals by clamping sleeves 7, of which only one is visible in FIG. 4. The rear part 1a of the tension member 1 is pressed together by the tubular support element 5 and held.
- the first separation points 4 and 6 are located in relation to FIG. 4 on the left side of the support element 5, ie at a distance of about a quarter of the length of the support element 5 in front of the same.
- the arrangement of the second separation point 20 corresponds to that in FIG. 1.
- FIG. 5 shows that section of the traction element 1 which is separated from the anchored part 1a by the action of a greater load than the working load, the four outer steel rods 9, only two of which are visible, being broken by the greater load. Similar to the example shown in FIG. 3, the section of the central steel rod 10 originally located in part 1a was pulled out of part 1a.
- FIGS. 1 and 2 show a further embodiment of the tension element 1 according to the invention, which, as in the example shown in FIGS. 1 and 2, is a steel wire strand with the central member 2 and the outer members 3.
- the support element 5 'surrounding the part 1a of the tension member 1 to be anchored has a bore 12 which widens towards the rear in relation to FIG. 6 and in which two wedges 14 and 15 have internal teeth 16 for holding part 1a of the tension member 1 are arranged.
- the separation point 4 of the outer member 3 ' is set back from its front end by about a seventh the length of the support element 5'.
- the active part of the pulling element shown in FIG. 6 is surrounded by a cladding tube 17 and the space between the pulling element 1 and the inside of the cladding tube 17 is to facilitate both the pretensioning and the expansion of the active part of the pulling element 1 with a lubricant 18 filled out.
- a cladding tube 17 can also be provided in the embodiments shown in FIGS. 1 and 4.
- the support elements 5 with the associated separation points 4 are arranged at one point of the active part of the tension member 1.
- Such embodiments have an extended passive part, ie part to be anchored. By applying load, all the non-severed outer members of such a tension member break in the area of the support element 5, so that the tension member can largely be removed from the ground.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Zugorgan gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 3.
- Für die Konstruktion von Bauwerken, die sich mehrere Stockwerke tief in den Boden erstrecken, werden häufig Baugruben durch Schlitz- oder Spundwände umschlossen und mittels Verpressanker mit Zugorganen rückseitig verankert. Die Zugorgane werden bei den Verpressankern im Erdreich temporär verankert. Die Zugorgane können aber auch in den Bauwerken selbst Verwendung finden, wie dies z.B. beim Stützen einer Brücke der Fall ist. Dort können während des Bauens der Brücke auf die Stützen Kräfte einwirken, die eine temporäre Verstärkung derselben durch Zugorgane erfordert.
- Nach dem Gebrauch werden die Zugorgane aus dem Erdreich oder dem Bauwerk entfernt und können gegebenenfalls wieder verwendet werden. Beim mechanischen Ausbau wird beispielsweise das Prinzip einer Soll-Bruchstelle auf dem Zugorgan angewandt. Durch die Soll-Bruchstelle wird eine Querschnittsverminderung des Zugorganes erreicht. Dieses Verfahren beschränkt sich meistens auf stabförmige Stahlzugorgane mit einem einzigen Zugstab. Das Zugorgan wird durch Ueberspannen über die Zugfestigkeitsgrenze hinaus in der Soll-Bruchstelle abgerissen und aus dem Erdreich bzw. dem Bauwerk grösstenteils entfernt.
- In der DE-PS 26 27 524 ist ein Verpressanker mit einem von einem Hüllrohr umgebenen Zugorgan beschrieben. Das in Form einer Stahldrahtlitze ausgebildete Zugorgan erstreckt sich gleitbar durch das Hüllrohr. Das Zugorgan ist mit seinem erdseitigen Ende durch einen Ankerfuss hindurchgeführt und mittels einer sich gegen den Ankerfuss abstützenden Hülse gehalten. Zwischen der Hülse und dem Zugorgan ist ein Haftmittel als Zwischenlage angeordnet und durch die Hülse wird das Zugorgan festgepresst. Die Spannkraft der Hülse ist so bemessen, dass die maximale Widerstandskraft, die zum Herausziehen des Zugorganes erforderlich ist, etwas grösser als die Tragkraft ist, die auf das Zugorgan ausgeübt wird. Der Nachteil dieses ausbaubaren Ankers ist, dass das Haftmittel so bemessen und beschaffen sein muss, dass auch wirklich die Belastbarkeit zwischen den Grenzen der Gebrauchslast und der Bruchfestigkeit liegt. Der Toleranzbereich ist aber bei der Herstellung sehr gering und jede Ungenauigkeit kann den Unsicherheitsfaktor der Belastbarkeit dieses bekannten Verpressankers vergrössern.
- In der unter der Nummer 244 353 veröffentlichten europäischen Patentanmeldung ist ein im Erdreich oder in einem Bauwerk veranker- und ausbaubares Zugorgan beschrieben. Dieses Zugorgan besteht aus einem Zentralglied und mehreren dasselbe umgebende Aussenglieder. Bei diesem bekannten Zugorgan ist in jedem Fall das Zentralglied an einer Stelle vollständig durchgetrennt und über dieser Trennstelle ist ein Stützelement um das Zugorgan herum gepresst. Durch das Verschieben der Trennstelle innerhalb des Stützelementes kann die auf das Zugorgan auszuübende Gebrauchslast den Bedürfnissen angepasst werden. Dieses Zugorgan mit innerhalb des Stützelementes durchgetrenntem Zentralglied eignet sich sehr gut, wenn keine grossen Anforderungen an ein bestimmtes Dehnvermögen des Zugorganes gestellt werden müssen.
- Insbesondere bei im Erdreich zu verankernden Zugorganen wird jedoch ein genügendes Dehnvermögen vor dem Versagen des Zugorganes verlangt, damit nach dem Vorspannen eventuell in Folge Erddruck usw., Zusätzlich auf den Anker auftretende Kräfte durch grösstmögliche Dehnung (plastische Verformung des Zugorganes) aufgenommen werden können und somit frühzeitig durch eine sichtbare Bewegung oder Verschiebung des Ankerkopfes erkennbar sind.
- Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines ausbaubaren Zugorganes vorzuschlagen, mit welchem das Zugorgan auf einfache Weise hergestellt werden kann und wobei das Zugorgan gegenüber dem in der genannten europäischen Patentanmeldung offenbarten ein beachtlich grösseres Dehnvermögen aufweist.
- Das erfindungsgemässe Verfahren ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gekennzeichnet.
- Das erfindungsgemässe Zugorgan ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 3 definiert.
- Die Erfindung ist nachstehend mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen
- Fig. 1 einen Teil eines aus einer Stahllitze bestehenden Zugorganes, von dessen Aussengliedern eines vollständig durchgetrennt wurde, im Schnitt, mit einem die Trennstelle knapp umfassenden Stützelement, wobei das Zentralglied auf der dem hinteren Ende des Zugorganes zugewandten Seite des Stützelementes durchtrennt ist,
- Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II - II der Fig. 1,
- Fig. 3 eine Teilansicht im Schnitt des Zugorganes nach der Fig. 1, welches im Bereich der Trennstelle des Aussengliedes gebrochen ist,
- Fig. 4 einen Teil eines aus einem zentralen Stab und mehreren konzentrisch zu denselben und zueinander parallel verlaufenden Stahlstäben bestehenden Zugorganes, von dessen Aussengliedern zwei vollständig durchgetrennt sind, im Schnitt, mit einem hinter den Trennstellen um das Zugorgan herum gepressten Stützelement, wobei der zentrale Stab nach dem dem hinteren Ende des Zugorganes zugewandten Ende des Stützelementes durchtrennt ist,
- Fig. 5 eine Teilansicht des Zugorganes nach der Fig. 4 im Schnitt, welches im Bereich der beiden Trennstellen gebrochen ist, und
- Fig. 6 eine Teilansicht eines aus einer Stahldrahtlitze bestehenden Zugorganes im Schnitt, von dessen Aussengliedern eines vollständig durchgetrennt ist, mit einem um die Trennstelle herum angepressten Stützelement in Form einer Keilverankerung.
- Beim Herstellen eines im Erdreich zu verankernden und einer Last auszusetzenden Zugorganes 1, das in den Fig. 1 und 2 dargestellt und dazu bestimmt ist, nach seinem Gebrauch aus dem Erdreich bzw. dem Bauwerk grösstenteils entfernt zu werden, wird wie folgt vorgegangen:
- Das Zugorgan 1 besteht aus einer Stahldrahtlitze. Von den um ein Zentralglied 2 herum angeordneten Aussengliedern 3 wird eines 3' an einer ersten Stelle 4 vollständig durchgetrennt. Hierzu werden die verseilten, aus Drähten bestehenden Aussenglieder 3 teilweise geöffnet und das betreffende Aussenglied 3' vollständig durchgesägt.
- Nach dem Durchtrennen des Aussengliedes 3' wird ein rohrförmiges Stützelement 5 über den hinteren, später im Erdreich zu verankernden Endbereich 1a des Zugorganes 1 geschoben, bis die Trennstelle 4 knapp vor dem Stützelement 5 liegt oder von diesem lediglich knapp überdeckt wird. Hierauf wird das Zentralglied 2 auf der anderen Seite des Stützelementes bei einer Stelle 19 ebenfalls durchtrennt. Diese zweite Trennstelle 19 liegt in jedem Fall ausserhalb dem Stützelement auf der dem hinteren, im Erdreich zu verankernden Ende des Zugorganes 1 zugewandten Seite des Stützelementes 5. Alsdann wird das Stützelement 5 radial nach innen gerichteten Kräften ausgesetzt, wodurch das Stützelement 5 durch Querpressen an das Zugorgan 1 fest angepresst wird. Zwischen der Innenfläche des rohrförmigen Stützelementes 5 und dem Zugorgan 1 befindet sich ein Einsatz 11. Der Einsatz 11 ist aus einem Material hergestellt, das härter ist als das Stützelement 5 und das Zugorgan 1. Die an den Aussengliedern 3 des Zugorganes 1 anliegende Fläche des Einsatzes 11 ist zum sicheren Festhalten des Zugorganes 1 mit einer Verzahnung 13 versehen.
- Die Länge L des Stützelementes 5 entspricht etwa dem vier- bis sechsfachen Durchmesser des Zugorganes 1 und der Abstand L₁ der Trennstelle 4 gegenüber dem dem hinteren Ende des Zugorganes 1 abgewandten Ende des Stützelementes 5 beträgt im Ausführungsbeispiel gemäss der Fig. 1 etwa ein Zwanzigstel der Länge L des Stützelementes 5. Die Trennstelle 4 kann aber in einem Bereich von 1/2 L vor bis nach dem genannten Ende des Stützelementes 5 liegen.
- In das das Zugorgan 1 umgebende Erdreich wird später eine Zementemulsion injiziert. Dabei wird im den Teil 1 a umgebenden Erdreich, das sich in bezug auf die Fig. 1 über und rechts vom Stützelement 5 befindet, ein Verpressanker durch einen nicht dargestellten Verpresskörper gebildet.
- Die Fig. 3 zeigt das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zugorgan 1, von dem der grösste Teil von dem im nicht dargestellten Verpresskörper gehaltenen Stützelement 5 durch Ausüben einer Last P auf das freie Ende des Zugorganes 1 getrennt worden ist.
- Die Fig. 3 zeigt, dass die im Gebrauchszustand des Ankers nicht durchgetrennten Aussenglieder 3 in der Nachbarschaft der Trennstelle 4 des von Anfang an vollständig durchgetrennten Aussengliedes 3' gebrochen sind. Im Gegensatz dazu ist das sich ursprünglich im Teil 1a des Zugorganes 1 innerhalb des Verpresskörpers befindliche Teilstück des Zentralgliedes 2 nicht gebrochen, sondern wegen der zweiten Trennstelle 19 des letzteren lediglich aus dem Teil 1a herausgezogen worden.
- Versuche haben gezeigt, dass die Dehnung des Zugorganes 1 gemäss der Fig. 1 bis zum Bruch etwa fünfmal grösser ist als die Dehnung des Zugorganes gemäss dem in der eingangs genannten europäischen Patentanmeldung beschriebenen Zugorgan, bei dem in jedem Fall wenigstens das Zentralglied innerhalb des Stützelementes vollständig durchgetrennt ist, wobei die Abmessungen des Zugorganes, d.h. dessen Länge und der Durchmesser des Zentralgliedes und der Aussenglieder gleich waren.
- Das in der Fig. 4 dargestellte Zugorgan 1 besitzt einen zentralen Stahlstab 10 und sechs äussere Zetralstäbe 9, von denen die Stahlstäbe 9' an den ersten Stellen 4 bzw. 6 vollständig durchgetrennt sind. Damit die Stahlstäbe 9 und 10 geordnet und parallel zueinander verlaufen, werden sie in regelmässigen Abständen von Klemmhülsen 7 zusammengehalten, von denen in der Fig. 4 nur eine sichtbar ist. Der hintere Teil 1a des Zugorganes 1 wird durch das rohrförmige Stützelement 5 zusammengepresst und festgehalten. Die ersten Trennstellen 4 und 6 befinden sich bezogen auf die Fig. 4, auf der linken Seite des Stützelementes 5, d.h. in einem Abstand von etwa einem Viertel der Länge des Stützelementes 5 vor demselben. Die Anordnung der zweiten Trennstelle 20 entspricht derjenigen in der Fig. 1.
- Die Fig. 5 zeigt das durch Einwirken einer grösseren Last als die Gebrauchslast vom verankerten Teil 1a abgetrennte Teilstück des Zugorganes 1, wobei die vier äusseren Stahlstäbe 9, von denen nur zwei sichtbar sind, durch die grössere Belastung gebrochen sind. Aehnlich wie in dem in der Fig. 3 dargestellten Beispiel wurde das sich ursprünglich im Teil 1a befindliche Teilstück des zentralen Stahlstabes 10 aus dem Teil 1a herausgezogen.
- Die Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Zugorganes 1, das wie in dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Beispiel eine Stahldrahtlitze mit dem Zentralglied 2 und den Aussengliedern 3 ist. Das den zu verankernden Teil 1a des Zugorganes 1 umgebende Stützelement 5' weist eine sich nach hinten, bezogen auf die Fig. 6 nach rechts erweiternde Bohrung 12 auf, in der zwei Keile 14 und 15 mit einer Innenverzahnung 16 zum Festhalten des Teiles 1a des Zugorganes 1 angeordnet sind.
- Die Trennstelle 4 des Aussengliedes 3' ist um etwa einen Siebtel der Länge des Stützelementes 5' von seinem vorderen Ende zurückgesetzt. Der aktive Teil des in der Fig. 6 dargestellten Zugorganes ist von einem Hüllrohr 17 umgeben und der Raum zwischen dem Zugorgan 1 und der Innenseite des Hüllrohres 17 ist zum Erleichtern sowohl des Vorspannens als auch des Ausbauens des aktiven Teiles des Zugorganes 1 mit einem Gleitmittel 18 ausgefüllt. Ein solches Hüllrohr 17 kann auch bei den in den Fig. 1 und 4 dargestellten Ausführungsformen vorgesehen sein.
- Die Stützelemente 5 mit den zugehörigen Trennstellen 4 sind an einer Stelle des aktiven Teiles des Zugorganes 1 angeordnet. Solche Ausführungsformen weisen einen verlängerten passiven, d.h. zu verankernden Teil auf. Durch Anwendung von Last gehen alle nicht durchgetrennten Aussenglieder eines solchen Zugorganes im Bereich des Stützelementes 5 in Brüche, so dass das Zugorgan grösstenteils aus dem Erdreich entfernt werden kann.
Claims (6)
- Verfahren zum Herstellen eines im Erdreich veranker- oder belastbaren Zugorganes (1) mit einem Zentralglied (2; 10), um das Aussenglieder (3; 9) angeordnet sind, welches Zugorgan, das ein hinteres im Erdreich verankerbares Ende aufweist, dazu bestimmt ist, nach seinem Gebrauch grösstenteils aus dem Erdreich entfernt zu werden, wobei mindestens eines der Aussenglieder (3; 9) des Zugorganes (1) an einer ersten Stelle (4) vollständig durchtrennt wird, und das Zentralglied (2; 10) an einer zweiten Stelle (19; 20), die dem hinteren Ende des Zugorganes näher ist als die erste Stelle (4), vollständig durchtrennt wird und wobei ein Stützelement (5), dessen erstes Ende dem hinteren Ende des Zugorganes abgewandt und dessen zweites Ende dem hinteren Ende des Zugorganes zugewandt ist, im wesentlichen in radialer Richtung derart um das Zugorgan gepresst wird, dass die erste Trennstelle (4) in einem Bereich liegt, dessen Mitte beim ersten Ende des Stützelementes (5) liegt und dessen Länge etwa der Länge des Stützelementes entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Trennstelle hinter dem zweiten Ende des Stützelementes (5) liegt.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Aussenglied (3) in der Nachbarschaft der genannten ersten Trennstelle (4) durchgetrennt wird.
- Zugorgan, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Zentralglied (2; 10) und Aussengliedern (3; 9), die um das Zentralglied angeordnet sind, wobei beabstandet vom hinteren, im Erdreich verankerbaren Ende des Zugorganes, ein das letztere umgebendes Stützelement (5) angeordnet ist, dessen erstes Ende dem hinteren Ende des Zugorganes abgewandt und dessen zweites Ende dem hinteren Ende des Zugorganes zugewandt ist, wobei mindestens eines der Aussenglieder (3; 9) an einer ersten Stelle (4) und das Zentralglied (2; 10) an einer zweiten Stelle vollständig durchgetrennt sind, und die erste Trennstelle in einem Bereich angeordnet ist, dessen Länge etwa der Länge des Stützelementes entspricht und der sich vom ersten Ende des Stützelementes symmetrisch in beiden Richtungen längs des Zugorganes erstreckt dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Trennstelle hinter dem zweiten Ende des Stützelementes, dem hinteren Ende des Zugorganes zugewandt, angeordnet ist.
- Zugorgan nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralglied und die Aussenglieder Teile einer Stahldrahtlitze sind.
- Zugorgan nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralglied ein zentraler Stahlstab (10) und die Aussenglieder mehrere um den zentralen Stahlstab (10) konzentrisch angeordnete und zueinander parallel verlaufende Stahlstäbe (9) sind.
- Zugorgan nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass vom Stützelement beabstandet angeordnete Klemmhülsen (7) vorhanden und zum Anpressen der äusseren Stahlstäbe (9) an den zentralen Stahlstab (10) bestimmt sind.
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