EP1490554B1 - Verankerungsvorrichtung für ein korrosionsgeschütztes zugglied, insbesondere schrägseil für eine schrägseilbrücke - Google Patents

Verankerungsvorrichtung für ein korrosionsgeschütztes zugglied, insbesondere schrägseil für eine schrägseilbrücke Download PDF

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EP1490554B1
EP1490554B1 EP03718723A EP03718723A EP1490554B1 EP 1490554 B1 EP1490554 B1 EP 1490554B1 EP 03718723 A EP03718723 A EP 03718723A EP 03718723 A EP03718723 A EP 03718723A EP 1490554 B1 EP1490554 B1 EP 1490554B1
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EP
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anchoring device
tension elements
anchor body
anchor
perforated plate
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Oswald NÜTZEL
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Dywidag Systems International GmbH
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Dywidag Systems International GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E04C5/12—Anchoring devices
    • E04C5/122—Anchoring devices the tensile members are anchored by wedge-action
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/14—Towers; Anchors ; Connection of cables to bridge parts; Saddle supports

Definitions

  • the invention relates to an anchoring device for a corrosion-protected tension member, in particular a stay cable for a cable-stayed bridge of a plurality of arranged within a tubular enclosure tension elements such as steel bars - wires or strands, which in turn surrounded by anticorrosion compound and are each arranged in a sheath made of plastic, wherein the anchoring device in each case has an anchor body provided with holes for the passage of the tension elements and wherein on the side facing away from the air side of the anchor body at least one of the tension elements interspersed sealing disc is applied, which is arranged downstream as a spacer for the individual elements perforated disc.
  • tension elements such as steel bars - wires or strands
  • tension members of this type are often used as tension elements so-called monolayers, d. H.
  • polyethylene As polyethylene, and arranged by a the gusset between the wires and the annulus between wire and sheath filling anticorrosion composition, eg. B. fat, are surrounded.
  • the anchorages of the strands are usually made of steel anchor plates with conical, then cylindrical holes through which the strands are inserted and in which they are anchored by means of multi-part ring wedges.
  • To anchor the strands it is in any case necessary to expose the strands in the region of the anchorages by removing the sheaths so that the anchoring wedges can act directly on the strands.
  • the sheaths end up in a filled with anticorrosive anchor pot, which in its bottom having a number of strands corresponding number of openings through which the strands are passed with their sheaths ( DE-A-37 34 954 ).
  • a seal is not provided because the cavity outside the anchor pot and within the anchor tube is filled with cement mortar.
  • the object of the invention is to provide a simpler and more economical way for a seal of the anchoring region of such a tension member, which allows the breathing of the sealing plates without additional effort and thus easier replacement of individual strands.
  • the advantage of the invention is, above all, that the sealing disks are pressed together by means of an additionally arranged pressure plate and thus placed in a three-dimensional stress state. If the downstream perforated disc is then locked in the anchoring body, the remains Position of the strands also during compression and compression of the gaskets unchanged parallel. After loosening the bolts passing through the pressure plate, the gaskets and the armature disk, thanks to the cylindrical shape of the armature pipe, the gaskets can freely travel the elastic elongation and return to their original position so that the strands can be replaced individually without the gaskets damage and without having to loosen the entire wedge anchorages.
  • a tension member 1 for example a cable for a cable-stayed bridge, is shown in two different operating states.
  • the tension member anchored in an anchoring device 1 designed according to the invention consists of a number of individual tension elements 2.
  • the tension elements 2 in turn consist of steel wire strands 3, which are provided with protective sheaths made of plastic, for example hulled hoses for corrosion protection.
  • the strands 3 are by means of multipart ring wedges 4 in first conical, then cylindrical holes 5 anchored in an anchor body 6 made of steel.
  • abutment plate 9 made of steel, which rests against a concrete component 18 and in a sense the end of the tubular sheath 10 of the tension member. 1 forms.
  • a cylindrical anchor tube 11 is welded on the building side, within which - starting from the air side towards the building side - successively sealing washers 12, a pressure plate 13 and subsequently as a spacer for the tension elements 2 is a combination of two support plates 14 and an intermediate these lying perforated disc 15 are arranged.
  • the sealing discs 12 are made of an elastically deformable material, for example Neoprene
  • the perforated disc 15 are made of plastic, for example PE
  • the pressure plate 13 and the support discs 14 are steel plates.
  • the annular wedges 4 are additionally secured by means of a wedge securing plate 16, which contains a number of bores corresponding to the number and diameter of the strands 3.
  • Screw bolts 17 pass through the wedge securing plate 16, the anchor body 6 and the sealing disks 12 and the pressure plate 13.
  • the sealing disks 12 are pressed together, whereby they expand in the transverse direction and tightly enclose the tension elements 2.
  • the anchoring region of the tension member 1 is sealed against the building side.
  • the perforated disc 15 which consists of polyethylene, serves as a spacer of the individual tension elements 2 with each other.
  • the combination of the perforated disc 15 and the two support plates 14, which is held together by bolts 22 is locked within the tube 11 by means of cams 20.
  • Fig. 2 shows the basis Fig. 1 In the installed state already explained anchoring range of the tension member with the sealing discs 12 in the compressed state. Characterized in that the pressure plate 13 is freely displaceable in the cylindrical anchor tube 11 and the combination of the support plates 14 is locked with the intermediate perforated disc 15 through the cam 20, is formed after tightening the bolt 17 in the armature tube 11, a gap 21 corresponding to the elastic expansion of the Materials of the sealing discs 12. To this stretch of travel, the gaskets 12 "breathe” after loosening the bolts. As a result, the close enclosure of the individual tension elements 2 is loosened by the sealing disks 12 so that individual ones of the tension elements 2 can be exchanged.
  • Fig. 3 is the detail I off Fig. 2 shown on a larger scale.
  • the bolts 22 which hold together the combination of the support plates 14 and the intermediate perforated disc 15.
  • Visible are also the two opposite to the cylindrical anchor tube 11 fixed cam 20, for example in the form of grub screws, between which the combination of support discs 14 and perforated disc 15 is locked in place.

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Description

    Technisches Gebiet:
  • Die Erfindung betrifft eine Verankerungsvorrichtung für ein korrosionsgeschütztes Zugglied, insbesondere ein Schrägseil für eine Schrägseilbrücke aus einer Mehrzahl von innerhalb einer rohrförmigen Umhüllung angeordneten Zugelementen wie Stahlstäben, - drähten oder -litzen, die ihrerseits von Korrosionsschutzmasse umgeben und in je einer Umhüllung aus Kunststoff angeordnet sind, wobei die Verankerungsvorrichtung jeweils einen mit Bohrungen für den Durchtritt der Zugelemente versehenen Ankerkörper aufweist und wobei an der der Luftseite abgewandten Seite des Ankerkörpers mindestens eine von den Zugelementen durchsetzte Dichtungsscheibe anliegt, der eine als Abstandhalter für die Einzelelemente dienende Lochscheibe nachgeordnet ist.
    • Stand der Technik:
  • Bei Zuggliedern dieser Art werden als Zugelemente vielfach sogenannte Monolitzen verwendet, d. h. Litzen aus sieben Stahldrähten, die jeweils in einer Umhüllung aus Kunststoff, z. B. Polyäthylen, angeordnet und von einer die Zwickel zwischen den Drähten und den Ringraum zwischen Litze und Umhüllung ausfüllenden Korrosionsschutzmasse, z. B. Fett, umgeben sind. Die Verankerungen der Litzen bestehen meist aus Ankerscheiben aus Stahl mit konischen, anschließend zylindrischen Bohrungen, durch welche die Litzen hindurchgesteckt und in denen sie mittels mehrteiliger Ringkeile verankert werden. Zur Verankerung der Litzen ist es in jedem Fall notwendig, die Litzen im Bereich der Verankerungen durch Entfernung der Umhüllungen freizulegen, damit die Verankerungskeile unmittelbar an den Litzen angreifen können.
  • Bei einer bekannten Verankerungsvorrichtung dieser Art enden die Umhüllungen in einem mit Korrosionsschutzmasse gefüllten Ankertopf, der in seinem Boden eine der Anzahl der Litzen entsprechende Anzahl von Durchbrechungen aufweist, durch welche die Litzen mit ihren Umhüllungen hindurchgeführt sind ( DE-A-37 34 954 ). Eine Dichtung ist nicht vorgesehen, da der Hohlraum außerhalb des Ankertopfes und innerhalb des Ankerrohres mit Zementmörtel ausgefüllt ist.
  • Um den mit Korrosionsschutzmasse auszufüllenden Hohlraum im Verankerungsbereich möglichst dicht gegenüber dem Hohlraum im freien Bereich des Zugglieds abzuschließen, wenn dieser nicht mit erhärtendem Material, wie zum Beispiel Zementmörtel ausgefüllt wird, ist es auch bekannt, an der der Luftseite abgewandten Seite der Ankerscheibe eine Dichtungsscheibe aus einem elastisch verformbaren Material z. B. Neoprene, anzuordnen ( EP 0 703 326 B1 ). Die einzelnen Litzen werden mit ihren Umhüllungen durch eine als Abstandhalter dienende Lochscheibe und die Dichtungsscheibe hindurch an die Ankerscheibe heran- bzw. in diese hineingeführt, so dass die die Litzen innerhalb ihrer Umhüllung umgebende Korrosionsschutzmasse unmittelbar an das die Bohrungen in der Ankerscheibe ausfüllende Material anschließt.
  • Mittels Schraubenbolzen, welche die Ankerscheibe, die Dichtungsscheibe und die der Dichtungsscheibe nachgeordnete Lochscheibe durchsetzen, wird über die Lochscheibe auf die Dichtungsscheibe ein Flächendruck aufgebracht, der aufgrund der resultierenden Querdehnung der Dichtungsscheibe die Abdichtung des Hohlraums gegenüber den Umhüllungen der Litzen bewirkt.
  • Bei dieser Anordnung wird nicht nur die Dichtungsscheibe, sondern auch die aus Kunststoff bestehende Lochscheibe zusammengedrückt; es entsteht ein dreidimensionaler Spannungszustand, infolgedessen sich die Dichtungsscheibe in Querrichtung plastisch verformt und die Litzen fest umschließt. Durch die Stauchung der Dichtungsscheibe und den damit verbundenen Verschiebeweg ändert zugleich die Lochscheibe ihre Lage in Richtung auf die Ankerscheibe; damit verlagert sich auch der Umlenkpunkt der Litzen, die aus der zur Verankerung hin aufgespreizten Lage wieder in eine parallele Lage gebracht werden müssen.
  • Um im Schadensfall einzelne Litzen auszutauschen, muß deren Spannkraft nachgelassen werden. Vor dem Lösen der Ringkeile der Litzen müssen die Schraubenbolzen gelöst werden, welche Lochscheibe, Dichtungsscheibe und Ankerscheibe zusammenpressen. Aufgrund der eingetretenen Verformungen in Querrichtung zum einen und der auf die Lochscheibe wirkenden Umlenkkräfte der Litzen zum anderen, aber auch infolge altersbedingten Kriechens des Kunststoffs, kann die Lochscheibe nach dem Lösen der Schraubenbolzen, wenn der Flächendruck auf die Scheiben nachläßt, nicht ohne zusätzlichen Kraftaufwand in ihre ursprüngliche Lage zurückkehren; dies um so weniger, als die rohrförmige Umhüllung in dem an die Ankerscheibe anschließenden Bereich hier aus einem entsprechend der Spreizung der Litzen zur Ankerscheibe hin konisch ausgebildeten Ankerrohr besteht. Zum Austausch einzelner Litzen muß daher die gesamte Ankerscheibe gelöst werden, da ansonsten die Gefahr besteht, dass beim Ziehen der Litzen die verformte Dichtungsscheibe beschädigt wird.
  • Das gleiche Dichtungsprinzip ist in der EP-A-0 323 285 beschrieben, wo eine elastische Dichtungsscheibe zwischen zwei Druckplatten axial gestaucht wird, um durch die damit bewirkte Querdehnung der Dichtungsscheibe einen dichten Anschluss zu den einzelnen Zugelementen und einer den Verankerungsbereich umgreifenden Buchse herzustellen. Dabei sind die einzelnen Zugelemente ausgehend von einem Spreizelement mit divergierendem Verlauf durch die Dichtungsscheibe und die Druckplatten hindurchgeführt, bevor sie in einem Verankerungskörper mit Hilfe von Spannkeilen verankert sind. Wie schon zuvor beschrieben, führt diese konstruktive Ausbildung der Abdichtung im Verankerungsbereich zu einer Behinderung der Rückverformung der Dichtungsscheibe, was im Weiteren den Austausch einzelner Litzen erheblich erschwert.
    • Darstellung der Erfindung:
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfachere und wirtschaftlichere Möglichkeit für eine Abdichtung des Verankerungsbereiches eines derartigen Zugglieds zu schaffen, die das Aufatmen der Dichtungsscheiben ohne zusätzlichen Kraftaufwand und damit einen einfacheren Austausch einzelner Litzen ermöglicht.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Der Vorteil der Erfindung besteht vor allem darin, dass die Dichtungsscheiben mittels einer zusätzlich angeordneten Druckplatte zusammengepresst und so in einen dreidimensionalen Spannungszustand versetzt werden. Wenn die nachgeordnete Lochscheibe dann im Verankerungskörper arretiert wird, bleibt die Lage der Litzen auch beim Zusammendrücken und Stauchen der Dichtungsscheiben unverändert parallel. Nach dem Lösen der Schraubenbolzen, die die Druckplatte, die Dichtungsscheiben und die Ankerscheibe durchsetzen, können die Dichtungsscheiben dank der zylindrischen Form des Ankerrohres ungehindert den elastischen Dehnweg zurücklegen und in ihre ursprüngliche Position zurückkehren, so dass die Litzen einzeln ausgetauscht werden können ohne die Dichtungsscheiben zu beschädigen und ohne die gesamten Keilverankerungen lösen zu müssen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung:
    • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
      Fig. 1
      einen Längsschnitt durch den Verankerungsbereich eines erfindungsgemäßen Zuggliedes vor dem Zusammenpressen der Dichtungsscheiben,
      Fig. 2
      den Längsschnitt gemäß Fig. 1 nach dem Zusammenpressen der Dichtungsscheiben und
      Fig. 3
      das Detail I aus Fig. 2 in größerem Maßstab.
  • In der Fig. 1 und 2 ist jeweils der Verankerungsbereich eines erfindungsgemäßen Zugglieds 1, zum Beispiel eines Schrägseils für eine Schrägseilbrücke, in zwei verschiedenen Betriebszuständen dargestellt.
  • Das in einer erfindungsgemäß ausgebildeten Verankerungsvorrichtung 1 verankerte Zugglied besteht aus einer Anzahl von einzelnen Zugelementen 2. Die Zugelemente 2 bestehen ihrerseits aus Stahldrahtlitzen 3, die zum Korrosionsschutz mit Umhüllungen aus Kunststoff, zum Beispiel Hüllschläuchen versehen sind. Die Litzen 3 sind mittels mehrteiliger Ringkeile 4 in zunächst konischen, dann zylindrischen Bohrungen 5 in einem Ankerkörper 6 aus Stahl verankert.
  • Anschließend an die Ringteile 4 sind im zylindrischen Bereich der Bohrungen 5 Buchsen 7 angeordnet, an welche die im Verankerungsbereich entfernten Umhüllungen der Litzen 3 anstoßen und die somit einen Schlupf der Umhüllungen beim Spannen der Litzen 3 verhindern. Der Ankerkörper 6, der mit einem durchgängigen Außengewinde versehen ist, stützt sich über einen mit einem entsprechenden Innengewinde versehenen Gewindering 8 gegen eine Widerlagerplatte 9 aus Stahl ab, die an einem Betonbauteil 18 anliegt und in diesem gewissermaßen das Endstück der rohrförmigen Umhüllung 10 des Zugglieds 1 bildet.
  • An den Ankerkörper 6 ist auf der Bauwerksseite ein zylindrisches Ankerrohr 11 angeschweißt, innerhalb dessen - ausgehend von der Luftseite in Richtung zur Bauwerksseite - aufeinanderfolgend Dichtungsscheiben 12, eine Druckplatte 13 sowie darauffolgend als Abstandhalter für die Zugelemente 2 eine Kombination aus zwei Stützscheiben 14 und einer zwischen diesen liegenden Lochscheibe 15 angeordnet sind. Während die Dichtungsscheiben 12 aus einem elastisch verformbaren Material, zum Beispiel Neoprene, und die Lochscheibe 15 aus Kunststoff, zum Beispiel PE, bestehen, sind die Druckplatte 13 und die Stützscheiben 14 Stahlplatten.
  • Zur Luftseite hin sind die Ringkeile 4 zusätzlich mittels einer Keilsicherungsplatte 16 gesichert, die eine der Anzahl und dem Durchmesser der Litzen 3 entsprechende Anzahl von Bohrungen enthält. Schraubenbolzen 17 durchsetzen die Keilsicherungsplatte 16, den Ankerkörper 6 sowie die Dichtungsscheiben 12 und die Druckplatte 13. Durch Anziehen der Schrauben 17 von der Luftseite her werden die Dichtungsscheiben 12 zusammengepresst, wodurch sie sich in Querrichtung ausdehnen und die Zugelemente 2 fest umschließen. Dadurch wird der Verankerungsbereich des Zugglieds 1 gegen die Bauwerksseite abgedichtet.
  • Innerhalb der Umhüllung 10 etwa auftretendes Kondenswasser kann über eine Öffnung 19 abgeleitet werden.
  • Die Lochscheibe 15, die aus Polyäthylen besteht, dient als Abstandhalter der einzelnen Zugelemente 2 untereinander. Die Stützscheiben 14, welche die Lochscheibe 15 zwischen sich einschließen, verhindern das alterungsbedingte Kriechen der Lochscheibe 15 infolge der nach innen gerichteten Umlenkkräfte infolge der Spreizung der Zugelemente 2. Die Kombination aus der Lochscheibe 15 und den beiden Stützscheiben 14, die durch Schraubenbolzen 22 zusammengehalten ist, ist innerhalb des Rohrs 11 mittels Nocken 20 arretiert.
  • Fig. 2 zeigt den anhand Fig. 1 im Einbauzustand schon erläuterten Verankerungsbereich des Zugglieds mit den Dichtungsscheiben 12 im gestauchten Zustand. Dadurch, dass die Druckplatte 13 in dem zylindrischen Ankerrohr 11 frei verschieblich ist und die Kombination aus den Stützscheiben 14 mit der dazwischenliegenden Lochscheibe 15 durch die Nocken 20 arretiert ist, entsteht nach Anziehen der Schraubenbolzen 17 im Ankerrohr 11 ein Zwischenraum 21 entsprechend dem elastischen Dehnweg des Materials der Dichtungsscheiben 12. Um diesen Dehnweg können die Dichtungsscheiben 12 nach Lösen der Schraubenbolzen "aufatmen". Dadurch wird die enge Umschließung der einzelnen Zugelemente 2 durch die Dichtungsscheiben 12 gelockert, so dass einzelne der Zugelemente 2 ausgetauscht werden können.
  • In Fig. 3 ist das Detail I aus Fig. 2 in größerem Maßstab dargestellt. Hier ist insbesondere einer der gegen die Druckplatte 13 wirkenden und die Dichtungsscheiben 12 zusammenpressenden Schraubenbolzen 17 erkennbar, weiter auch die Schraubenbolzen 22, welche die Kombination aus den Stützscheiben 14 und der zwischengeschalteten Lochscheibe 15 zusammenhalten. Erkennbar sind auch die beiden gegenüber dem zylindrischen Ankerrohr 11 fixierten Nocken 20, zum Beispiel in Form von Madenschrauben, zwischen denen die Kombination aus Stützscheiben 14 und Lochscheibe 15 in ihrer Lage arretiert ist. Deutlich erkennbar ist auch der durch elastische Verformung der Dichtungsscheiben 12 entstandene Hohlraum 21, in dem diese im Bedarfsfall nach Lösen der Schraubenbolzen 17 aufatmen können.

Claims (8)

  1. Verankerungsvorrichtung für ein korrosionsgeschütztes Zugglied,
    insbesondere Schrägseil für eine Schrägseilbrücke,
    aus einer Mehrzahl von innerhalb einer rohrförmigen Umhüllung angeordneten Zugelementen (2) wie Stahlstäben, -drähten oder -litzen,
    die ihrerseits von Korrosionsschutzmasse umgeben, in je einer Umhüllung aus Kunststoff angeordnet sind,
    wobei die Verankerungsvorrichtung (1) einen mit Bohrungen (6) für den Durchtritt der Zugelemente (2) versehenen Ankerkörper (6) aufweist und
    wobei an der der Luftseite abgewandten Seite des Ankerkörpers (6) mindestens eine zur Durchführung der Zugelemente (2) geeignete Dichtungsscheibe (12) anliegt, der eine mit Bohrungen versehene, als Abstandhalter für die Zugelemente (2) dienende Lochscheibe (15) nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (5) im Ankerkörper (6) zur parallelen Führung der Zugelemente (2) entsprechend den Bohrungen in der Lochscheibe (15) angeordnet sind und
    die mindestens eine Dichtungsscheibe (12) mittels einer zwischen dieser und der Lochscheibe (15) angeordneten Druckplatte (13) gegen den Ankerkörper (6) anpressbar ist.
  2. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Dichtungsscheibe (12) aus einem elastisch verformbaren Material besteht und mittels diese sowie die Druckplatte (13) und den Ankerkörper (6) durchsetzende Schraubenbolzen (17) zusammenpressbar ist.
  3. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Umhüllung in dem an den Ankerkörper (6) anschließenden Bereich aus einem zylindrischen Ankerrohr (11) besteht.
  4. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerrohr (11) ein Stahlrohr ist und mit dem Ankerkörper (6) zum Beispiel durch Verschweißen verbunden ist.
  5. Verankerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochscheibe (15) gegenüber dem Ankerrohr (11) gegen Längsverschiebung arretierbar ist.
  6. Verankerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Seite der Lochscheibe (15) mit entsprechenden Bohrungen versehene Stützscheiben (14) anliegen, von denen mindestens eine gegenüber dem Ankerrohr (11) abstützbar ist.
  7. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Seiten der Lochscheibe (15) Stützscheiben (14) anliegen und die Lochscheibe (15) mittels diese sowie die Stützscheiben (14) durchsetzender Schraubenbolzen (22) zusammenpressbar ist.
  8. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination aus Lochscheibe (15) und Stützscheiben (14) zwischen aus der Wandung des Ankerrohrs (11) nach innen aufragenden Nocken (20) gegen Längsverschiebungen arretierbar ist.
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