EP1533471A1 - Yieldable rock anchor - Google Patents
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- EP1533471A1 EP1533471A1 EP04104841A EP04104841A EP1533471A1 EP 1533471 A1 EP1533471 A1 EP 1533471A1 EP 04104841 A EP04104841 A EP 04104841A EP 04104841 A EP04104841 A EP 04104841A EP 1533471 A1 EP1533471 A1 EP 1533471A1
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- EP
- European Patent Office
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- anchor
- sliding
- engagement
- external thread
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Classifications
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH 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
Definitions
- the present invention relates to a sliding anchor, in particular self-drilling Gleitinjedgingsanker, comprising at least one with external thread provided anchor rod and at least one Gleitankerkopf along the Anchor rod is displaceable overcoming a sliding resistance.
- Such sliding anchors are used in the construction of cavities in particular depressing mountains. It may be the removal of rock loads around the cavity, depending on the mechanical properties of the subsoil due to stress redistributions to excess strength come with, i. d. R. comparatively far in subsoil-related shifts.
- cavity protection by means of compliant shoring can accordingly sliding linings of the cavity with said Sliding anchors are anchored, with a tearing of the sliding anchor head by its displaceability in overcoming a limit load along the first is avoided in the cavity projecting anchor head bar.
- a sliding anchor of the type mentioned is known from DE 3507089 A1.
- the sliding resistance i. the limit load of the sliding anchor
- the slide anchor head is slidable on the anchor rod, through a multi-stage Cutting the external thread of the anchor rod by the Gleitankerkopf generated.
- the required cutting edges are on separate cutting segments provided, which is conical for mounting the Gleitankerkopfes whose housing can be pressed in. This means that after positioning the Gleitankerkopfes still to achieve the required sliding resistance with the pressing of the cutting segments on the site another step necessary is.
- the Cutting edges formed directly in the housing of Gleitankerkopfes but no (pre-) setting a desired sliding resistance is possible.
- the known variants have in common that on the one hand comparatively complicated production of Gleitankerkopfes also the There is a risk that the cutting, i. also the sliding resistance, by a Tilting of the anchor head and wear of the cutting edges adversely affected.
- the object of the present invention is to provide a sliding anchor of the type mentioned production and technical use to develop advantageous.
- pin-like stands for design forms, which allow threaded engagement at the thread periphery, such as pins with round or polygonal cross-section, with further possible conical, rounded or continuous cross-section pin end. Also conceivable would be, for example, a ball or the like, in the Gleitankerkopf is suitably held for engagement in the external thread.
- inventive Compliance can in principle on the one hand on the part of the engagement element exist that, for example, resiliently against the thread ribs of the external thread the anchor rod can be employed. On the other hand, under the Invention preferred that the said compliance on the part of the external thread the anchor rod is provided. There is the possibility that the engagement element when exceeding the certain sliding resistance of the Sliding anchor head, i.
- a displacement of the external thread e-rib causes.
- the displacement is preferably achieved in that a Engaging element with respect to the external thread higher skill or Has hardness and overcoming the predetermined sliding resistance by reaching the ultimate load of the sliding anchor for plowing or shear through the male thread rib in anchor longitudinal direction through the engagement profile comes.
- the sliding anchor head in a variety of ways to a certain desired sliding resistance on the anchor rod customizable is, in particular in the form that the sliding resistance variably adjustable is.
- the Range such as low, medium or high limit load
- an appropriate Number of engagement elements on the slide anchor head for engagement in the external thread is arranged.
- the sliding resistance consists of the displacement resistance of the multiple engagement elements together.
- the depth of engagement the or an engagement element in the external thread adjustable, in particular continuously adjustable is.
- the engagement element in the slider anchor an assigning to the anchor rod Pass through hole and held longitudinally adjustable by adjusting thread and preferably be lockable with a lock nut.
- the depth of engagement of the Engagement element in the external thread about the same or slightly smaller than the Thread depth of the external thread is. This ensures that by the displacement effect the engagement element in the longitudinal direction in the anchor rod no continuous groove is created, so the risk of material jams and undesirably increasing sliding resistance is avoided. Also, if the depth of engagement is about the same or slightly smaller than the thread depth safer, less sensitive to manufacturing tolerances and tilting Intervention achieved.
- a setting of the sliding resistance is finally in the Ways of suitable adaptation of the profile width of the engagement element, i. For example, the cross-sectional diameter, possible.
- An expedient design of the sliding anchor can according to the invention also are that in Gleitankerl horrscardi the thread rib distance of External thread with a corresponding cross-sectional position greater than the extension of the engagement element, wherein the thread rib spacing is preferred about two to three times the extension of the engagement element in the longitudinal direction can amount.
- this makes the recording room in proportion increased to the repressed material, on the other can be at give the advantage over the sliding anchor uniform external thread advantage that the shear strength of a mortar of the anchor is improved.
- the sliding anchor head at least two engagement elements having, with respect to the external thread of the anchor rod in each other Unequal phase position are kept, so that in Gleitankerlteilscardi a Overall virtually play-free engagement of the sliding anchor head in the external thread the anchor rod is obtained.
- two engagement elements which have at their engagement end cone tips, so on the Gleitankerkopf be held that the apex of the first engagement element on the a (for example, left) thread flank of the external thread and the cone tip the second engagement element on the respect. Of the thread curve other (i.e., then, for example, right) thread flank abuts.
- a plurality of engagement elements can the profile cross section and the distance between the External thread rib (s) and the number, phase and engagement profile of Engagement elements be tuned so that at any time at least one of the engagement elements in loading direction in plant or displacement position is located to the external thread rib, so that the sliding resistance along the Gleitweges is consistently effective.
- This can be useful provided be that the thread rib of the external thread has a substantially trapezoidal Cross-section, wherein the lateral trapezoidal flanks in particular turn rounded into the thread root.
- the foot of the Trapezoidal flanks can thus depending on the shape of the engagement end of the engagement elements be included in the thread profile to be displaced, wherein, based on an engagement element between two displacement profiles a displacement-free space remains.
- a vote also possible in the way that over the entire Gleitweg a same or at least approximately the same sliding resistance is effective.
- two pairs of each provided two mutually circumferentially engaging elements are whose pairs connecting lines of the engaging elements each other in Cut the projection vertically, and that the engaging elements of each one same pair to each other in phase and each different pairs to Achieving a play-free threaded engagement in phase with respect to the External thread are arranged.
- four each by a quarter turn on the circumference and in pairs about half the thread pitch be present in the axial direction of the pipe anchor offset elements which can be adjusted with a thread gauge so that the engaging ends, For example, cone tips, each on opposite thread flanks issue.
- the sliding nut can thus, for example, to a maximum load in GleitankerlCode in the range of 50 to 100 kN, preferably one maximum load of 70 kN, to be set over the gliding path remains about the same, so that when sliding no jerky compliances or shocks occur.
- the engagement element or its engagement end eg. Cone tip
- the glide path be limited by the fact that an end stop, for example by a On this screwed ball nut, is provided.
- the convergences of the mountains become well visible through the glide path (furrows).
- An excess Anchor overhang, which does not disappear in the mountain, can later be separated become.
- the sliding anchor in addition to the aforementioned Anchor rod still a number of other anchor rods with corresponding and over the length of passing external thread comprises, so that all anchor rods by means of coupling nuts with matching internal thread are connectable. This brings the advantage that the sliding anchor in Shots that can be connected through the coupling nuts, even in confined spaces Space, in the mountains can be introduced.
- the present invention further relates to a sliding anchor, in particular self-drilling slip injection anchor comprising at least one anchor foot bar section, in particular at least one first anchor rod, and at least an anchor head bar section, in particular at least one further Anchor rod, and at least one Gleitankerkopf which along the anchor rod section overcoming a sliding resistance in Gleitankerlteilsraum is displaceable.
- a sliding anchor in particular self-drilling slip injection anchor comprising at least one anchor foot bar section, in particular at least one first anchor rod, and at least an anchor head bar section, in particular at least one further Anchor rod, and at least one Gleitankerkopf which along the anchor rod section overcoming a sliding resistance in Gleitankerlnature is displaceable.
- the problem is especially in the case of rocky mountains given that in yielding shoring in the longitudinal direction of the anchor running shifts in the ground to a high tensile load of Anchor.
- the anchoring section provides the longitudinal section of the anchor, in which, for example, injection with injection fluid (e.g. Cement milk) or sticking in the borehole.
- injection fluid e.g. Cement milk
- the anchor head bar section is the longitudinal opposite, i. the borehole mouth associated anchor section.
- the anchor foot bar section and The anchor head rod section can basically either at one common, i. continuous anchor rod or, as in the present Invention preferred, provided on various anchor rods be. The latter can in turn either adjacent or under interposition Further anchor rods, for example, connected to each other by coupling elements be.
- the anchor foot material may be around the so-called yield strength or act around the lower yield strength.
- the material elastic limit of the Ankerfußstangenabiteses two to five times, more preferably about 2.5 times that in the Ankerfußstangenabites maximum resulting voltage is. This means that with preloaded anchor also additional shifts of the Underground at the Ankerfußstangenabites initially only a small cause elastic strain, which advantageously also the risk of damage of the shear bond through the grout or cement stone is reduced.
- This overload protection is particularly important for a possible biasing of the sliding anchor by means of the sliding anchor head already shortly after one for anchoring the sliding anchor in the anchor hole used shear composite medium, for example on a cement or adhesive basis, has been introduced into the anchor hole. It is preferred that the resulting from the particular sliding resistance of the Gleitankerkopfes Shear stress between anchor rod section and shear composite medium less than the shear strength between anchor foot bar section and finally cured shear composite medium, in particular that these 20 to 80%, more particularly about 50%, of said shear strength is.
- the anchor rod in the region of Ankerfußstangenabiteses is made of a material whose yield ratio (i.e. the ratio of yield point to ultimate load) in the range between 0.5 and 0.7, in particular about 0.6.
- an anchor rod provided at anchor foot only at a assumed anchor tensile stress of about 175 kN the 0.2% proof stress while the breaking load with an anchor force of approx. 300 kN and 13.5% elongation is still significantly higher.
- the sliding resistance of the Gleitankerkopfes along the anchor rod in the region of the anchor rod section can thereby preferably to a maximum load in the longitudinal direction be adapted from 70 kN.
- a material for the Ankerfußstangenabites as well as in particular for other anchor sections is in particular a heat-treated austenitic steel with a high plastic stretchability or austenitic-ferritic steel, in particular a so-called duplex steel with the international material no.
- the anchor head is advantageous if this also has an external thread and a Gleitankerkopf with at least one pin-like, to an engagement in the external thread adapted for screwing the Gleitankerkopfes on the anchor rod Engagement element is provided, wherein the intervention when exceeding a certain Sliding resistance to achieve a displaceable yielding is. Also the others, already leading to such a sliding anchor head described features can be realized individually or in combination be.
- an embodiment of the sliding anchor can offer advantages in which between a crimping section or anchor foot section and an anchor head section a free play section is provided, which is a substantially smooth one Having outer surface.
- a free play section is provided, which is a substantially smooth one Having outer surface.
- An expedient development of the sliding anchor is also possible because of the anchor foot bar section, the anchor head bar section and in particular the free play section on separate Anchor rods are provided, which is a similar, over the length have continuous external thread and by means of coupling nuts with Matching internal thread can be connected.
- Suitable are, for example, round threads, Trapezoidal thread or the like, preferably on the rod outside rolled up.
- the thread ribs may have a groove at the apex, as described for example in DE 3400182 A1.
- a corresponding modular sliding anchor can be in shots connected by coupling nuts are used even in confined spaces.
- the anchor rod outer thread to the Achieving a smooth outer surface of a jacket, in particular is encased in a PVC hose.
- the PVC hose can do this first For example, expanded with compressed air, in corresponding lengths pushed onto the anchor rods and then shrunk by switching off the pressure whereupon the putting into the underground in shots he follows.
- the anchor rods in the longitudinal direction continuously respectively a closed hollow cross-section with, for example, circular or polygonal Own form.
- a known injection means or Shear composite medium such as cement slurry
- the slip anchor preferably to a drill bit attached to the anchor tip and through openings in it from the wellbore deepest in the annular gap around the Sliding anchors are pressed.
- anchor rods are used with a solid cross-section, the sliding anchor then by means of separately introduced into the well Adhesive can be anchored.
- Fig. 1 shows in a sectional longitudinal view of a preferred embodiment the sliding anchor according to the invention, which in a surrounded by mountains 2 Drill hole 3 is already anchored.
- the example chosen is in the sliding anchor 1 to a self-drilling Gleitinjemiesanker, the as a system anchor in several shots of one to be secured, not closer shown cavity starting through a concrete wall 4 through the mountains 2 was introduced.
- the sliding anchor 1 has, the well deepest 5, a drill bit 6, which initially with an internal thread on a cut anchor rod 7 shown with matching external thread is screwed on.
- the anchor rod 7 has a center in the longitudinal direction through cavity 8, which in the drill bit 6 in conjunction with another cavity is located, leading to several at the periphery of the drill bit 6 distributed, not shown outlet openings branched out.
- At the aforementioned anchor rod 7 close in armature longitudinal direction yet further, in the selected example geometrically corresponding anchor rods. 7 at.
- adjacent anchor rods 7 are each through a Coupling nut 10 connected to the external thread of the anchor rods 7 matching internal thread screwed on the respective ends are.
- the overall length of the sliding anchor 1 achieved in this way is dimensioned so that this with a free end 11 of a terminating anchor rod 7 on the concrete wall 4 in the cavity to be secured, for example. Tunnel, survives.
- the free End 11 is broken in Fig. 1 to indicate that the free end can also have a different length as needed.
- the anchor rods 7, with the drill bit 6 in a conventional manner as a self-drilling injection anchor are to be introduced into the mountains 2, thus forming a central continuous Feed channel, through which from the free end 11 and the drive side starting a shear composite medium 12 over the wellbore 5 deepest in the borehole 3 can be pressed.
- the pressing of the shear composite medium 12 can be done with continuous armature rotation, thereby anchoring a shear bond between Gleitanker, in particular the external thread of the Anchor rods, and shear composite medium on the one hand and Scherverbundmedium and mountains on the other hand.
- Pressing body 13 can in the Scherverbundmedium, such as. Cement milk, also solid, such as cuttings or the like, embedded be.
- the achievable for the shear composite medium 12 annulus in the borehole 3 is in anchor longitudinal direction in the example chosen limited by a per se also known well closure 15, which at the height of the mountains 2 facing edge region of the concrete wall 4 is arranged.
- Gleitankerkopf Screwed 16 To brace the concrete wall 4 against the mountains 2 can, is on the anchor rod 7 in the region of the free end 11 a Gleitankerkopf Screwed 16 according to the present invention, so that this against a supported on the concrete wall 4 dome plate 17 presses.
- Gleitankerkopf 16 also has the property that he under overcoming a certain preset sliding resistance of his on the Anchor rod 7 screwed position starting in GleitankerlNicolscardi L is displaceable, with reference to the underlying mode of action below will be discussed separately.
- a longitudinal displacement of the sliding anchor head 16 by pushing the mountains 2 is only by an end stop 18 limited in the example as a screwed onto the anchor rod 7 Ball nut is formed.
- Anchor rods 7 may have different lengths, or that in the various Sections basically a different number of anchor rods 7 is possible.
- Anchor footstep section, free play section and Anchor rod section can, as in the example chosen, from a each integer number of anchor rod 7 consist.
- On the other hand are but also overlaps and possibly even across all sections continuous anchor rod conceivable.
- individual anchor rods 7 a length of, for example. 2 meters appropriate.
- Ankerfußstangenabterrorism as anchoring a length of For example, 2 meters, 4 meters, preferably 6 meters, etc. reach.
- the sliding anchor head 16 is so on the anchor head rod portion K forming anchor rod 7 tuned that he off reaching or exceeding a compressive force of the concrete wall 4 against the Dome plate 17 or sliding sleeve of 70 kN while maintaining the sliding resistance on the anchor rod 7 in the direction of the end stop 18 longitudinally displaceable is.
- the anchor rod (s) of the Ankerfußstangenabiteses F the made of duplex steel material no. 1.4462, experienced at one of the anchor rod 7 of the anchor rod section K corresponding cross-section even with an anchor force of about 175 kN, i. about 2.5 times the Selective sliding resistance, an elastic strain of less than 1%, the below the material elastic limit of the duplex steel used.
- Gleitankerkopf 16 biasing the sliding anchor 1 by means Gleitankerkopf 16 is the Anchor force limited by the specific sliding resistance to a maximum of 70 kN.
- the strain resulting in the anchor foot bar section F becomes limited by this overload protection to such a low level that the danger Damage to the shear bond between anchor rod 7 and Pressing body 13 is largely reduced.
- the Sliding anchor 1 After tightening the Sliding anchor 1 performs a sliding of the mountain 2 against the concrete wall 4 first in addition, that due to higher tie-pull load and exceeding the sliding resistance the sliding anchor head 16 in still maintained sliding resistance towards the end stop 18 slides until the sliding action by support is terminated. With further pushing of the mountains the anchor force increases.
- Breakage protection initially up to at least 2.5 times the Ankervorspannkraft an elastic stretching behavior of the anchor rods made of duplex steel to disposal. Due to the low yield ratio of duplex steel can be an even more increasing in the chosen example Stress due to a subsequent plastic deformation still up to a breaking load of about 4 times that of the sliding anchor head 16 chosen sliding resistance are endured.
- FIG. 2 shows the sliding anchor head 16 of the sliding anchor 1 shown in FIG a contrast enlarged sectional view taken along section line II-II, wherein the dome plate 17 is not shown.
- FIG. 3 shows a to Fig. 2 vertical sectional view taken along section line III-III in Fig. 2.
- the Sliding anchor head 16 has a sleeve 20 with through hole 21. These has a substantially smooth inner wall and is in diameter to Enabling a displacement in the longitudinal direction L slightly larger as the external thread 22 of the anchor rod 7 dimensioned.
- the sleeve 20 has in their wall on the circumference offset by a quarter turn each other lying threaded holes 23, in which in each case an engagement element 24, in the example chosen a hardened stud, screwed in radially is.
- the engagement elements 24 have, facing the anchor rod 7, depending on a cone tip 25 with flattened end, which is when screwing in the threaded holes 23 in engagement with the external thread 22 of the anchor rod 7 bring.
- an engagement depth which is approximately equal to the thread depth of the external thread 7, so that the flattened end of the conical tips 25th the thread base 26 of the external thread 7 just not or hardly noticeable touched.
- Engagement end of the engagement elements 24 By rejuvenating to its free end Engagement end of the engagement elements 24 is the possibility of the engagement depth to be set so that in the longitudinal direction L a virtually straight clearance setting is obtained, which at the same time a screwing the Gleitankerkopfes 16th allowed on the anchor rod 7.
- a hemispherical engagement end could also be provided for this purpose.
- the profile of the engagement end can in particular also be designed so that the previously described backlash-free and suitable for screwing engagement automatically results when the engagement elements until just a slight Touching the thread root 26, i. up to a just noticeable increase be screwed in the torque.
- the described sliding anchor head 16 can be pre-assembled on the anchor rod 7 on the one hand in the manner that the sleeve 20 is pushed freely in the longitudinal direction L in a desired position and the engagement elements 24 are only screwed in there. on the other hand can the engagement elements 24 also preassembled on the sleeve 20 with this can be screwed onto the anchor rod 7.
- the female thread is thus hinted by the four hardened, radially screwed studs generated in each case a quarter turn on the circumference and in pairs about half the thread pitch of the drilling anchor are arranged offset in the axial direction.
- the stud bolts can be adjusted in particular with a thread gauge, that the conical tips each at opposite thread flanks of the Threaded rib 28 or abut at the fillets in the foot area.
- the respective system goes along in the longitudinal direction L with a positive connection, so in engagement elements 24 used a longitudinal displacement of the Gleitankerkopfes 16 on the anchor rod 7 without a simultaneous rotation is initially prevented.
- the pitch of the threaded rib 28 is selected that a self-locking threaded engagement is formed, i. one on the Gleitankerkopf 16 in the longitudinal direction L acting axial force not automatically too a rotation leads.
- the positive connection remains in both possible load directions until reaching a Axial force of about 70 kN obtained.
- the engagement elements are threaded pins with a cone point according to DIN 914-M12 x 40 provided.
- the initial state, i. for example, during toughening the sliding anchor formed by the four engagement elements 24 backlash threaded engagement is further described schematically in Figures 6a to 6d.
- Figures 6a and 6d are going to the corresponding cutting guides in Figures 2a and 3a back.
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleitanker, insbesondere selbstbohrenden Gleitinjektionsanker, aufweisend zumindest eine mit Außengewinde versehene Ankerstange und zumindest einen Gleitankerkopf, der entlang der Ankerstange unter Überwindung eines Gleitwiderstandes verschieblich ist.The present invention relates to a sliding anchor, in particular self-drilling Gleitinjektionsanker, comprising at least one with external thread provided anchor rod and at least one Gleitankerkopf along the Anchor rod is displaceable overcoming a sliding resistance.
Derartige Gleitanker finden Anwendung beim Bau vom Hohlräumen in insbesondere druckhaftem Gebirge. Dabei kann es beim Abtragen von Gebirgslasten um den Hohlraum herum in Abhängigkeit von den mechanischen Eigenschaften des Untergrundes durch Spannungsumlagerungen zu Festigkeitsüberschreitungen kommen, die mit entsprechenden, i. d. R. vergleichsweise weit in den Untergrund reichenden Verschiebungen verbunden sind. Bei einer hier möglichen Hohlraumsicherung mittels nachgiebigem Verbau können entsprechend verschiebliche Auskleidungen des Hohlraumes mit den genannten Gleitankern verankert werden, wobei ein Abreißen des Gleitankerkopfes durch dessen Verschieblichkeit bei Überwindung einer Grenzlast entlang des zunächst in den Hohlraum überstehenden Ankerkopfstabes vermieden wird.Such sliding anchors are used in the construction of cavities in particular depressing mountains. It may be the removal of rock loads around the cavity, depending on the mechanical properties of the subsoil due to stress redistributions to excess strength come with, i. d. R. comparatively far in subsoil-related shifts. At one here possible cavity protection by means of compliant shoring can accordingly sliding linings of the cavity with said Sliding anchors are anchored, with a tearing of the sliding anchor head by its displaceability in overcoming a limit load along the first is avoided in the cavity projecting anchor head bar.
Ein Gleitanker der eingangs genannten Art ist aus der DE 3507089 A1 bekannt. Nach der dort beschriebenen Funktionsweise wird der Gleitwiderstand, d.h. die Grenzlast des Gleitankers, bei deren Erreichen bzw. Überschreiten der Gleitankerkopf auf der Ankerstange verschieblich ist, durch ein mehrstufiges Zerspanen des Außengewindes der Ankerstange durch den Gleitankerkopf erzeugt. Die dazu benötigten Zerspanungskanten sind an gesonderten Zerspanungssegmenten vorgesehen, die zur Montage des Gleitankerkopfes konisch in dessen Gehäuse einpressbar sind. Dies bedeutet, dass nach dem Positionieren des Gleitankerkopfes noch zum Erzielen des benötigten Gleitwiderstandes mit dem Einpressen der Zerspanungssegmente auf der Baustelle ein weiterer Arbeitsschritt notwendig ist. Bei einer außerdem beschriebenen Variante sind die Zerspanungskanten unmittelbar in dem Gehäuse des Gleitankerkopfes ausgebildet, wobei aber keine (Vor-) Einstellung eines gewünschten Gleitwiderstandes möglich ist. Den bekannten Varianten ist gemeinsam, dass bei einerseits vergleichsweise aufwendiger Herstellung des Gleitankerkopfes außerdem die Gefahr besteht, dass die Zerspanung, d.h. auch der Gleitwiderstand, durch ein Verkanten des Ankerkopfes und durch Verschleiß der Zerspanungskanten nachteilig beeinflusst wird.A sliding anchor of the type mentioned is known from DE 3507089 A1. According to the operation described there, the sliding resistance, i. the limit load of the sliding anchor, when they reach or exceed the Slide anchor head is slidable on the anchor rod, through a multi-stage Cutting the external thread of the anchor rod by the Gleitankerkopf generated. The required cutting edges are on separate cutting segments provided, which is conical for mounting the Gleitankerkopfes whose housing can be pressed in. This means that after positioning the Gleitankerkopfes still to achieve the required sliding resistance with the pressing of the cutting segments on the site another step necessary is. In a variant also described are the Cutting edges formed directly in the housing of Gleitankerkopfes, but no (pre-) setting a desired sliding resistance is possible. The known variants have in common that on the one hand comparatively complicated production of Gleitankerkopfes also the There is a risk that the cutting, i. also the sliding resistance, by a Tilting of the anchor head and wear of the cutting edges adversely affected.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gleitanker der eingangs genannten Art herstellungs- und gebrauchstechnisch vorteilhaft weiterzubilden.On this basis, the object of the present invention is to provide a sliding anchor of the type mentioned production and technical use to develop advantageous.
Diese Aufgabe ist zunächst und im Wesentlichen gelöst beim Gegenstand von Anspruch 1, wobei darauf abgestellt wird, dass der Gleitankerkopf ein oder mehrere stiftartige, an einen Eingriff in das Außengewinde zum Aufschrauben des Gleitankerkopfes auf die Ankerstange angepasste Eingriffselemente aufweist, wobei der Eingriff beim Überschreiten eines bestimmten Gleitwiderstandes, d.h. bei Erreichen einer Grenzlast, zur Erzielung der Verschieblichkeit nachgiebig ist. Erfindungsgemäß wird dadurch ein Gleitanker geschaffen, dessen Gleitankerkopf sich zur Positionierung und ggf. zum Vorspannen des Gleitankers auf dessen Ankerstange mühelos aufschrauben lässt, wobei die Funktion einer Überlastsicherung durch Verschieblichkeit bei Überschreiten einer Grenzlast von Anfang an, d.h. ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand, zur Verfügung steht und zudem eine einfache, dadurch preiswerte und robuste Bauweise möglich ist. Der Begriff "stiftartig" steht dabei für Gestaltungsformen, die einen am Gewindeumfang lokalen Gewindeeingriff erlauben, wie etwa Stifte mit rundem oder mehreckigem Querschnitt, bei weiter möglichem kegeligem, abgerundetem oder im Querschnitt durchgehendem Stiftende. Auch denkbar wäre bspw. eine Kugel oder dergleichen, die in dem Gleitankerkopf geeignet zum Eingriff in das Außengewinde gehalten ist. Die erfindungsgemäße Nachgiebigkeit kann prinzipiell einerseits auf Seiten des Eingriffselementes bestehen, dass dazu bspw. federnd gegen die Gewinderippen des Außengewindes der Ankerstange angestellt sein kann. Andererseits ist im Rahmen der Erfindung bevorzugt, dass die besagte Nachgiebigkeit seitens des Außengewindes der Ankerstange vorgesehen ist. Dazu besteht die Möglichkeit, dass das Eingriffselement bei Überschreiten des bestimmten Gleitwiderstandes des Gleitankerkopfes, d.h. bei Erreichen einer vorbestimmten Grenzlast des Gleitankers, mit seinem in das Außengewinde eingreifenden Eingriffsprofil zur Erzielung des nachgiebigen Eingriffes eine Verdrängung der Außengewind e-rippe bewirkt. Die Verdrängung wird bevorzugt dadurch erreicht, dass ein Eingriffselement eine gegenüber dem Außengewinde höhere Fertigkeit bzw. Härte besitzt und es bei Überwindung des vorbestimmten Gleitwiderstandes durch Erreichen der Grenzlast des Gleitankers zum Durchpflügen bzw. Durchscheren der Außengewinderippe in Ankerlängsrichtung durch das Eingriffsprofil kommt. Indem der definierten Nachgiebigkeit zunächst eine elastische Verformung und anschließend ein Fließen des Werkstoffes der Außengewinderippe zugrunde liegt, wird gegenüber einem Zerspanen der Vorteil erreicht, dass ein Verschleiß praktisch nicht möglich ist und selbst ein Verkanten des Gewindeeingriffs kaum von Einfluss ist. Es kommt hinzu, dass die Gewindenut des Außengewindes, die der verdrängten Gewinderippe folgt, genügend Raum zur Aufnahme der verdrängten Materialmenge bietet, so dass keine aufwendigen gesonderten Abfuhrnuten notwendig sind. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der Gleitankerkopf auf vielfältige Weise an einen bestimmten gewünschten Gleitwiderstand auf der Ankerstange anpassbar ist, insbesondere auch in der Form, dass der Gleitwiderstand variabel einstellbar ist. Zunächst besteht dazu die Möglichkeit, dass bspw. zur Festlegung des Wertebereichs (etwa für niedrige, mittlere oder hohe Grenzlast) eine geeignete Anzahl von Eingriffselementen an dem Gleitankerkopf zum Eingriff in das Außengewinde angeordnet wird. Bei entsprechend mehreren, gleichzeitig an der gleichen Außengewindeflanke anliegenden Eingriffselementen bedeutet dies, dass sie bei Überschreiten des bestimmten, auf den Gleitankerkopf insgesamt bezogenen Gleitwiderstand mit ihrem jeweiligen Eingriffsprofil auch jeweils eine Verdrängung der Außengewinderippe bewirken, d.h. der Gleitwiderstand setzt sich aus dem Verdrängungswiderstand der mehreren Eingriffselemente zusammen. Alternativ oder kombinativ besteht die Möglichkeit, dass die Eingriffstiefe des bzw. eines Eingriffselementes in das Außengewinde einstellbar, insbesondere stufenlos einstellbar, ist. Zu diesem Zweck kann bspw. das Eingriffselement in dem Gleitkopfanker eine auf die Ankerstange zuweisende Bohrung durchtreten und darin mittels Einstellgewinde längsverstellbar gehalten und vorzugsweise mit einer Kontermutter feststellbar sein. Auf diese Weise kann ein vergleichsweise geringer Gleitwiderstand durch eine kleinere Eingriffstiefe und ein vergleichsweise höherer Gleitwiderstand durch eine größere Eingriffstiefe eingestellt werden. Bevorzugt ist dabei, dass die Eingriffstiefe des Eingriffselements in das Außengewinde etwa gleich oder etwas kleiner als die Gewindetiefe des Außengewindes ist. Dies stellt sicher, dass durch die Verdrängungswirkung des Eingriffselements in Längsrichtung in der Ankerstange keine durchgehende Rille entsteht, so dass die Gefahr eines Materialaufstaus und unerwünscht zunehmenden Gleitwiderstands vermieden wird. Auch wird, wenn die Eingriffstiefe etwa gleich oder etwas kleiner der Gewindetiefe ist, ein sicherer, gegenüber Fertigungstoleranzen und Verkanten unempfindlicher Eingriff erreicht. Eine Einstellung des Gleitwiderstandes ist schließlich auch im Wege einer geeigneten Anpassung der Profilbreite des Eingriffselements, d.h. bspw. des Querschnittsdurchmessers, möglich.This task is initially and essentially solved in the subject matter of Claim 1, wherein it is stated that the Gleitankerkopf on or several pin-like, to an engagement in the external thread to unscrew of the sliding anchor head has engagement elements adapted to the anchor rod, wherein the intervention when exceeding a certain sliding resistance, i.e. when reaching a limit load, to achieve the slidability is compliant. According to the invention, a sliding anchor is created, the Gleitankerkopf itself for positioning and possibly to bias the Sliding anchor on the anchor rod can be easily screwed, the Function of an overload protection due to mobility when exceeded a limit load from the beginning, i. without additional work, for Is available and also a simple, thereby inexpensive and robust Construction is possible. The term "pin-like" stands for design forms, which allow threaded engagement at the thread periphery, such as pins with round or polygonal cross-section, with further possible conical, rounded or continuous cross-section pin end. Also conceivable would be, for example, a ball or the like, in the Gleitankerkopf is suitably held for engagement in the external thread. The inventive Compliance can in principle on the one hand on the part of the engagement element exist that, for example, resiliently against the thread ribs of the external thread the anchor rod can be employed. On the other hand, under the Invention preferred that the said compliance on the part of the external thread the anchor rod is provided. There is the possibility that the engagement element when exceeding the certain sliding resistance of the Sliding anchor head, i. upon reaching a predetermined limit load of Gleitankers, with its engaging in the external thread engagement profile for Achieving the compliant engagement a displacement of the external thread e-rib causes. The displacement is preferably achieved in that a Engaging element with respect to the external thread higher skill or Has hardness and overcoming the predetermined sliding resistance by reaching the ultimate load of the sliding anchor for plowing or shear through the male thread rib in anchor longitudinal direction through the engagement profile comes. By the defined flexibility first an elastic Deformation and then a flow of the material of the outer thread rib underlying, the advantage is achieved over a machining, that wear is practically impossible and even tilting of the Thread engagement is hardly of influence. It adds that the thread groove the external thread following the displaced threaded rib, sufficient Space to accommodate the displaced amount of material provides, so no consuming separate Abfuhrnuten are necessary. Another advantage the invention is that the sliding anchor head in a variety of ways to a certain desired sliding resistance on the anchor rod customizable is, in particular in the form that the sliding resistance variably adjustable is. First, there is the possibility that, for example, to determine the Range (such as low, medium or high limit load) is an appropriate Number of engagement elements on the slide anchor head for engagement in the external thread is arranged. In accordance with several, at the same time at the same outer thread flank adjacent engagement elements this means that when crossing the particular, on the Gleitankerkopf total related sliding resistance with their respective engagement profile also respectively cause a displacement of the outer thread rib, i. the sliding resistance consists of the displacement resistance of the multiple engagement elements together. Alternatively or in combination, there is the possibility that the depth of engagement the or an engagement element in the external thread adjustable, in particular continuously adjustable, is. For this purpose, for example, the engagement element in the slider anchor an assigning to the anchor rod Pass through hole and held longitudinally adjustable by adjusting thread and preferably be lockable with a lock nut. In this way can a comparatively low sliding resistance by a smaller engagement depth and a comparatively higher sliding resistance by a larger one Insertion depth can be adjusted. It is preferred that the depth of engagement of the Engagement element in the external thread about the same or slightly smaller than the Thread depth of the external thread is. This ensures that by the displacement effect the engagement element in the longitudinal direction in the anchor rod no continuous groove is created, so the risk of material jams and undesirably increasing sliding resistance is avoided. Also, if the depth of engagement is about the same or slightly smaller than the thread depth safer, less sensitive to manufacturing tolerances and tilting Intervention achieved. A setting of the sliding resistance is finally in the Ways of suitable adaptation of the profile width of the engagement element, i. For example, the cross-sectional diameter, possible.
Eine zweckmäßige Gestaltung des Gleitankers kann nach der Erfindung auch darin liegen, dass in Gleitankerlängsrichtung der Gewinderippenabstand des Außengewindes bei entsprechender Querschnittslage größer als die Erstreckung des Eingriffselements ist, wobei der Gewinderippenabstand bevorzugt das etwa Zwei -bis Dreifache der Erstreckung des Eingriffselements in Längsrichtung betragen kann. Zum einen wird dadurch der Aufnahmeraum im Verhältnis zu dem verdrängten Material vergrößert, zum anderen kann sich bei über den Gleitanker hinweg einheitlichem Außengewinde der Vorteil ergeben, dass auch die Scherfestigkeit einer Vermörtelung des Ankers verbessert wird. Bevorzugt ist weiter, dass der Gleitankerkopf zumindest zwei Eingriffselemente aufweist, die bezüglich des Außengewindes der Ankerstange in zueinander ungleicher Phasenlage gehalten sind, so dass in Gleitankerlängsrichtung ein insgesamt praktisch spielfreier Eingriff des Gleitankerkopfes in das Außengewinde der Ankerstange erhalten wird. So können bspw. zwei Eingriffselemente, die an ihrem Eingriffsende Kegelspitzen aufweisen, so an dem Gleitankerkopf gehalten sein, dass die Kegelspitze des ersten Eingriffselementes an der einen (bspw. linken) Gewindeflanke des Außengewindes und die Kegelspitze des zweiten Eingriffselementes an der bzgl. des Gewindeverlaufes anderen (d.h. dann bspw. rechten) Gewindeflanke anliegt. Bei einer Mehrzahl von Eingriffselementen können der Profilquerschnitt und der Zwischenabstand der Außengewinderippe(n) sowie die Anzahl, Phasenlage und Eingriffsprofil der Eingriffselemente so abgestimmt sein, dass jederzeit zumindest eines der Eingriffselemente in Belastungsrichtung sich in Anlage- oder Verdrängungsstellung zu der Außengewinderippe befindet, so dass der Gleitwiderstand entlang des Gleitweges durchgehend wirksam ist. Dazu kann zweckmäßig vorgesehen sein, dass die Gewinderippe des Außengewindes einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweist, wobei die seitlichen Trapezflanken insbesondere ausgerundet in den Gewindegrund übergehen. Die Fußenden der Trapezflanken können so je nach Formgebung des Eingriffsendes der Eingriffselemente in das zu verdrängende Gewindeprofil miteinbezogen werden, wobei bezogen auf ein Eingriffselement zwischen zwei Verdrängungsprofilen ein verdrängungsfreier Zwischenraum verbleibt. Insbesondere ist eine Abstimmung auch in der Weise möglich, dass über den gesamten Gleitweg ein gleicher oder zumindest annähernd gleicher Gleitwiderstand wirksam ist. Speziell kann auch vorgesehen sein, dass an dem Gleitankerkopf zwei Paare aus je zwei einander am Umfang gegenüberliegenden Eingriffselementen vorgesehen sind, deren paarweise Verbindungslinien der Eingriffselemente einander in Projektion senkrecht schneiden, und dass die Eingriffselemente eines jeweils gleichen Paares zueinander phasengleich und jeweils verschiedener Paare zur Erzielung eines spielfreien Gewindeeingriffs phasenungleich hinsichtlich des Außengewindes angeordnet sind. So können bspw. vier jeweils um eine Viertelumdrehung am Umfang und paarweise etwa um die halbe Gewindesteigung des Rohrankers in axialer Richtung versetzte Eingriffselemente vorhanden sein, die mit einer Gewindelehre so eingestellt werden können, dass die Eingriffsenden, bspw. Kegelspitzen, jeweils an gegenüberliegenden Gewindeflanken anliegen. Die Gleitmutter kann so bspw. auf eine maximale Belastung in Gleitankerlängsrichtung im Bereich von 50 bis 100 kN, vorzugsweise auf eine maximale Belastung von 70 kN, eingestellt sein, die über den Gleitweg hinweg etwa gleich bleibt, so dass beim Gleiten keine ruckartigen Nachgiebigkeiten oder Stöße auftreten. Das Eingriffselement bzw. dessen Eingriffsende (bspw. Kegelspitze) kann vorzugsweise gehärtet sein, so dass beim Durchdrängen des Außengewindes kein Verschleiß entsteht. Weiter ist bevorzugt, dass sich das Außengewinde der Ankerstange durchgehend über deren gesamte Länge hinweg erstreckt, so dass der für die erwartete Konvergenz des Gebirges benötigte Gleitweg des Gleitankerkopfes durch eine entsprechend ausreichende Länge der Ankerstange zu erzielen ist. Bei einer langen Ankerstange kann der Gleitweg auch dadurch begrenzt werden, dass ein Endanschlag, bspw. durch eine hierauf aufgeschraubte Kugelbundmutter, vorgesehen wird. Die Konvergenzen des Gebirges werden durch den Gleitweg (Furchen) gut sichtbar. Ein überschüssiger Ankerüberstand, der nicht im Berg verschwindet, kann später abgetrennt werden. Weiter ist bevorzugt, dass der Gleitanker zusätzlich zu der vorgenannten Ankerstange noch eine Anzahl von weiteren Ankerstangen mit entsprechendem und über die Länge durchlaufendem Außengewinde umfasst, so dass sämtliche Ankerstangen mittels Kupplungsmuttern mit passendem Innengewinde verbindbar sind. Dies bringt den Vorteil, dass der Gleitanker in durch die Kupplungsmuttern verbindbaren Schüssen, auch unter beengten Platzverhältnissen, in das Gebirge einbringbar ist. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, dass zumindest die dem Gleitankerkopf zur Gleitbewegung zugeordnete Ankerstange aus Duplexstahl, vorzugsweise aus Duplexstahl mit den nachfolgend noch näher erläuterten Eigenschaften und weiter vorzugsweise aus Duplexstahl mit der internationalen Werkstoff-Nr. 1.4462, besteht. Zufolge des dabei hohen elastischen und plastischen Verformungsvermögens werden beim Verdrängen eines Gewinderippenabschnittes die dabei gebildeten Endbereiche unter fortdauerndem Verdrängungswiderstand bis in die folgende Gewindenut hinein verlagert, wodurch ein über den Gleitweg hinweg überraschend gleichmäßiger Gleitwiderstand erhalten wird.An expedient design of the sliding anchor can according to the invention also are that in Gleitankerlängsrichtung the thread rib distance of External thread with a corresponding cross-sectional position greater than the extension of the engagement element, wherein the thread rib spacing is preferred about two to three times the extension of the engagement element in the longitudinal direction can amount. On the one hand, this makes the recording room in proportion increased to the repressed material, on the other can be at give the advantage over the sliding anchor uniform external thread advantage that the shear strength of a mortar of the anchor is improved. It is further preferred that the sliding anchor head at least two engagement elements having, with respect to the external thread of the anchor rod in each other Unequal phase position are kept, so that in Gleitankerlängsrichtung a Overall virtually play-free engagement of the sliding anchor head in the external thread the anchor rod is obtained. Thus, for example, two engagement elements, which have at their engagement end cone tips, so on the Gleitankerkopf be held that the apex of the first engagement element on the a (for example, left) thread flank of the external thread and the cone tip the second engagement element on the respect. Of the thread curve other (i.e., then, for example, right) thread flank abuts. In a plurality of engagement elements can the profile cross section and the distance between the External thread rib (s) and the number, phase and engagement profile of Engagement elements be tuned so that at any time at least one of the engagement elements in loading direction in plant or displacement position is located to the external thread rib, so that the sliding resistance along the Gleitweges is consistently effective. This can be useful provided be that the thread rib of the external thread has a substantially trapezoidal Cross-section, wherein the lateral trapezoidal flanks in particular turn rounded into the thread root. The foot of the Trapezoidal flanks can thus depending on the shape of the engagement end of the engagement elements be included in the thread profile to be displaced, wherein, based on an engagement element between two displacement profiles a displacement-free space remains. In particular, a vote also possible in the way that over the entire Gleitweg a same or at least approximately the same sliding resistance is effective. specially can also be provided that on the Gleitankerkopf two pairs of each provided two mutually circumferentially engaging elements are whose pairs connecting lines of the engaging elements each other in Cut the projection vertically, and that the engaging elements of each one same pair to each other in phase and each different pairs to Achieving a play-free threaded engagement in phase with respect to the External thread are arranged. Thus, for example, four each by a quarter turn on the circumference and in pairs about half the thread pitch be present in the axial direction of the pipe anchor offset elements which can be adjusted with a thread gauge so that the engaging ends, For example, cone tips, each on opposite thread flanks issue. The sliding nut can thus, for example, to a maximum load in Gleitankerlängsrichtung in the range of 50 to 100 kN, preferably one maximum load of 70 kN, to be set over the gliding path remains about the same, so that when sliding no jerky compliances or shocks occur. The engagement element or its engagement end (eg. Cone tip) may preferably be hardened, so that when penetrating the External thread no wear occurs. It is further preferred that the External thread of the anchor rod throughout over its entire length extends, so that needed for the expected convergence of the mountains Gleitweg of the sliding anchor head by a correspondingly sufficient length the anchor rod is to achieve. For a long anchor rod, the glide path be limited by the fact that an end stop, for example by a On this screwed ball nut, is provided. The convergences of the mountains become well visible through the glide path (furrows). An excess Anchor overhang, which does not disappear in the mountain, can later be separated become. It is further preferred that the sliding anchor in addition to the aforementioned Anchor rod still a number of other anchor rods with corresponding and over the length of passing external thread comprises, so that all anchor rods by means of coupling nuts with matching internal thread are connectable. This brings the advantage that the sliding anchor in Shots that can be connected through the coupling nuts, even in confined spaces Space, in the mountains can be introduced. Finally, there is also the Possibility that at least the Gleitankerkopf assigned to the sliding movement Anchor rod made of duplex steel, preferably made of duplex steel with the properties explained in more detail below and more preferably made of duplex steel with the international material no. 1.4462, exists. according to the thereby high elastic and plastic deformation capacity are in the displacement of a thread rib section, the case formed End areas under continuous displacement resistance to the following Thread groove shifts into it, creating an over the glide path away surprisingly uniform sliding resistance is obtained.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiter einen Gleitanker, insbesondere selbstbohrenden Gleitinjektionsanker, aufweisend zumindest einen Ankerfußstangenabschnitt, insbesondere zumindest eine erste Ankerstange, und zumindest einen Ankerkopfstangenabschnitt, insbesondere zumindest eine weitere Ankerstange, sowie zumindest einen Gleitankerkopf welcher entlang des Ankerstangenabschnittes unter Überwindung eines Gleitwiderstandes in Gleitankerlängsrichtung verschieblich ist.The present invention further relates to a sliding anchor, in particular self-drilling slip injection anchor comprising at least one anchor foot bar section, in particular at least one first anchor rod, and at least an anchor head bar section, in particular at least one further Anchor rod, and at least one Gleitankerkopf which along the anchor rod section overcoming a sliding resistance in Gleitankerlängsrichtung is displaceable.
Bei der Hohlraumsicherung ist besonders bei druckhaftem Gebirge die Problematik gegeben, dass beim nachgiebigen Verbau in Längsrichtung der Anker verlaufende Verschiebungen im Untergrund zu einer hohen Zugbelastung der Anker führen. Diese ist unter sonst gleichen Verhältnissen um so geringer, je weiter entfernt sich die eigentliche Verankerungsstrecke des Gleitankers vom Hohlraumrand befindet. Die Verankerungsstrecke stellt dabei den Längsabschnitt des Ankers dar, in dem bspw. eine Verpressung mit Injektionsfluid (z.B. Zementmilch) oder ein Verkleben im Bohrloch erfolgt. Da die Zugbelastung des Ankerstabes unter sonst gleichen Verhältnissen um so geringer ist, je weiter entfernt sich die Verankerungs- bzw. Verpressstrecke vom Hohlraumrand befindet, führt die Forderung eines Nachweises für den Anker im Bereich der Verankerungs- bzw. Verpressstrecke damit häufig zu vergleichsweise großen und damit unwirtschaftlichen Ankerlängen. Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gleitanker der vorangehend genannten Art, wie dieser gleichfalls der DE 3507089 A1 zu entnehmen ist, gebrauchstechnisch vorteilhaft weiterzubilden, so dass insbesondere in druckhaftem Gebirge eine hohe Überlastsicherheit erreichbar ist.In the case of cavity protection, the problem is especially in the case of rocky mountains given that in yielding shoring in the longitudinal direction of the anchor running shifts in the ground to a high tensile load of Anchor. This is under otherwise the same conditions, the lower, depending further away, the actual anchoring route of the sliding anchor from Cavity edge is located. The anchoring section provides the longitudinal section of the anchor, in which, for example, injection with injection fluid (e.g. Cement milk) or sticking in the borehole. Because the tensile load the anchor rod under otherwise equal conditions, the lower, the farther removes the anchoring or Verpressstrecke distance from the cavity edge is the requirement of proof of the anchor in the area of Anchoring or Verpressstrecke thus often to relatively large and thus uneconomical anchor lengths. Based on this, the invention the object of a sliding anchor of the aforementioned type, as this is also to be taken from DE 3507089 A1, use technically develop advantageous, so that in particular in pressure mountains a high overload safety is achievable.
Diese Aufgabe ist nach der Erfindung zunächst und im Wesentlichen dadurch gelöst, dass der Gleitankerkopf an einen bestimmten Gleitwiderstand auf dem Ankerkopfstangenabschnitt, insbesondere auf der weiteren Ankerstange, angepasst ist, wobei der Gleitwiderstand die Ankerspannkraft derart begrenzt, dass die daraus in dem Ankerfußstangenabschnitt, insbesondere die in der ersten Ankerstange, maximal resultierende Spannung kleiner oder höchstens etwa gleich der dortigen Werkstoffelastizitätsgrenze ist. Der dem Bohrlochtiefsten zugeordnete Ankerfußstangenabschnitt ist dabei der Abschnitt des Gleitankers, in dem die Verankerung im Bohrloch erfolgt. Bei dem nach der Erfindung bevorzugten selbstbohrenden Gleitinjektionsanker erfolgt die Verankerung dadurch, dass durch einen in Ankerlängsrichtung durchgehenden Injektionskanal und dessen Austrittsöffnungen im Bereich der Bohrkrone ein Verpressfluid, wie bspw. Zementmilch, vom Bohrlochtiefsten ausgehend unter vorzugsweise weiterer Drehung des Ankers in das Bohrloch eingepresst wird. Der Ankerkopfstangenabschnitt ist der in Längsrichtung entgegenliegende, d.h. der Bohrlochmündung zugeordnete Ankerabschnitt. Der Ankerfußstangenabschnitt und der Ankerkopfstangenabschnitt können dabei grundsätzlich entweder an einer gemeinsamen, d.h. durchgehenden Ankerstange oder, wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, an verschiedenen Ankerstangen vorgesehen sein. Letztere können wiederum entweder benachbart oder unter Zwischenlage weiterer Ankerstangen bspw. durch Kupplungselemente miteinander verbunden sein. Durch die nach der Erfindung mit dem vorbestimmten Gleitwiderstand zwischen Gleitankerkopf und Ankerkopfstangenabschnitt in dem Ankerfußstangenabschnitt auf höchstens etwa Elastizitätsgrenze begrenzte Spannung wird erreicht, dass durch ein Vorspannen des Gleitankers dort keine Überlastung möglich ist und die zumindest verbleibende plastische Dehnfähigkeit zur Aufnahme von Verschiebungen des Untergrundes zur Verfügung steht. Dies ermöglicht es, die Länge des Ankers auch bei ungünstigen Untergrundverhältnissen zu begrenzen, wobei je nach insgesamt auftretenden Belastungen und Gleitwiderstand bzw. Ankerspannkraft eines einzelnen Ankers eine entsprechende Anzahl von Ankern gewählt werden kann. Bei der Elastizitätsgrenze des Ankerfußwerkstoffes kann es sich - je nach Materialverhalten - um die sog. Dehngrenze oder auch um die untere Streckgrenze handeln. Bevorzugt ist dabei, dass die Werkstoffelastizitätsgrenze des Ankerfußstangenabschnittes das Zwei- bis Fünffache, weiter vorzugsweise das etwa 2,5-Fache, der in dem Ankerfußstangenabschnitt höchstens resultierenden Spannung beträgt. Dies bedeutet, dass bei vorgespanntem Anker auch zusätzliche Verschiebungen des Untergrundes an dem Ankerfußstangenabschnitt zunächst nur eine geringe elastische Dehnung hervorrufen, wodurch vorteilhaft auch die Gefahr von Beschädigungen des Scherverbundes durch den Verpresskörper bzw. Zementstein vermindert wird. Dieser Überlastschutz besitzt insbesondere auch Bedeutung für ein mögliches Vorspannen des Gleitankers mittels des Gleitankerkopfes bereits kurz nachdem ein zur Verankerung des Gleitankers im Ankerbohrloch verwendetes Scherverbundmedium, bspw. auf Zement- oder Klebstoffbasis, in das Ankerbohrloch eingebracht worden ist. Bevorzugt ist dazu, dass die durch den bestimmten Gleitwiderstand des Gleitankerkopfes resultierende Scherbeanspruchung zwischen Ankerfußstangenabschnitt und Scherverbundmedium geringer als die Scherfestigkeit zwischen Ankerfußstangenabschnitt und letztendlich ausgehärtetem Scherverbundmedium ist, insbesondere dass diese 20 bis 80 %, weiter insbesondere etwa 50%, der besagten Scherfestigkeit beträgt. Dies bedeutet, dass die unter Umständen erst nach einem Zeitraum von bspw. mehreren Stunden des Abbindens bzw. Erhärtens zur Verfügung stehende volle Scherfestigkeit des Scherverbundes durch die aus dem gewählten Gleitwiderstand des Gleitankerkopfes resultierenden Scherbeanspruchungen nicht vollständig ausgenutzt wird und somit ein Vorspannen des Gleitankers schon nach kürzerer Wartezeit möglich ist. Auch wird dadurch für den Fall, dass das druckhafte Gebirge stark schiebt, eine Scherfestigkeitsreserve gegen ein Abscheren des evtl. noch nicht erhärteten Scherverbundmediums von dem Äußeren des Ankerfußstangenabschnittes bereitgestellt. Des Weiteren ist bevorzugt, dass zumindest die Ankerstange im Bereich des Ankerfußstangenabschnittes aus einem Werkstoff besteht, dessen Streckgrenzenverhältnis (d.h. das Verhältnis von Streck- bzw. Fließgrenze zu Bruchlast) im Bereich zwischen 0,5 und 0,7, insbesondere etwa 0,6, beträgt. Möglich ist bspw. eine Ausgestaltung, bei welcher eine am Ankerfuß vorgesehene Ankerstange erst bei einer angenommenen Ankerzugbeanspruchung von ca. 175 kN die 0,2-%-Dehngrenze erreichen würde, während die Bruchlast mit einer Ankerkraft von ca. 300 kN und 13,5 % Dehnung noch deutlich höher liegt. Der Gleitwiderstand des Gleitankerkopfes entlang der Ankerstange im Bereich des Ankerkopfstangenabschnittes kann dabei vorzugsweise an eine maximale Belastung in Längsrichtung von 70 kN angepasst sein. Als Werkstoff für den Ankerfußstangenabschnitt wie auch insbesondere für weitere Ankerabschnitte ist insbesondere ein wärmebehandelter austenitischer Stahl mit einer hohen plastischen Dehnfähigkeit oder auch austenitisch-ferritischer Stahl, insbesondere ein sog. Duplex-Stahl mit der internationalen Werkstoff-Nr. 1.4462, in Betracht zu ziehen. In Verbindung mit der hohen plastischen Dehnfähigkeit können Zugbeanspmchungen im Bereich der Verankerungsstrecke, die dem Ankerstahl über die Verschiebungen des Untergrundes aufgezwungen werden, bei entsprechender Wahl der Ankerlänge vom Stahlzugglied mit ausreichendem Sicherheitsabstand aufgenommen werden. Die Verwendung derartiger Werkstoffe bietet gegenüber bspw. üblichen Feinkornbaustählen den Vorteil, dass die erforderliche Ankerlänge damit verkürzt und die Sicherung des Hohlraumes wirtschaftlicher zu gestalten ist. Das niedrige Streckgrenzenverhältnis und die hohe Duktilität machen einen solchen Anker ideal geeignet, große Verschiebungswege des druckhaften Gebirges, unter Umständen sogar bis in den Dezimeterbereich, ohne Bruch zu ertragen. Im Ergebnis wird durch die Anpassung des Gleitankerkopfes an einen bestimmten Gleitwiderstand entlang dem Ankerkopfstangenabschnitt ein Überlastschutz des Scherverbundes in der Verpressstrecke erreicht, welcher durch die Wahl eines Werkstoffes, der die hohe Duktilität von austinitischem Gefüge mit der hohen Tragfähigkeit von ferritischen Gefüge verbindet, noch gesteigert werden kann. Die Scherfestigkeit zwischen Ankerfußstangenabschnitt und Scherverbundmedium lässt sich dadurch noch verbessern, dass der Ankerfußstangenabschnitt ein Außengewinde, insbesondere ein gerolltes Außengewinde, besitzt. Hinsichtlich des Ankerkopfes ist vorteilhaft, wenn dieser gleichfalls ein Außengewinde aufweist und ein Gleitankerkopf mit zumindest einem stiftartigen, an einen Eingriff in das Außengewinde zum Aufschrauben des Gleitankerkopfes auf die Ankerstange angepassten Eingriffselement vorgesehen ist, wobei der Eingriff bei Überschreiten eines bestimmten Gleitwiderstandes zur Erzielung einer Verschieblichkeit nachgiebig ist. Auch die weiteren, schon vorangehend zu einem solchen Gleitankerkopf beschriebenen Merkmale können dabei einzeln oder in Kombination verwirklicht sein. This object is according to the invention first and essentially thereby solved that the sliding anchor head to a certain sliding resistance on the Anchor rod rod section, in particular on the other anchor rod adapted is, wherein the sliding resistance limits the armature clamping force such that the resulting in the Ankerfußstangenabschnitt, especially in the first Anchor rod, maximum resulting tension is less or at most about is equal to the local material elastic limit. The hole deepest associated anchor foot bar section is the section of the sliding anchor, anchoring in the borehole. In the preferred according to the invention self-drilling slip injection anchor anchoring takes place thereby, that by an injection channel in the anchor longitudinal direction and its outlet openings in the region of the drill bit a Verpressfluid, as for example. Cement milk, starting from the wellbore deepest under preferably further rotation of the armature is pressed into the wellbore. The anchor head bar section is the longitudinal opposite, i. the borehole mouth associated anchor section. The anchor foot bar section and The anchor head rod section can basically either at one common, i. continuous anchor rod or, as in the present Invention preferred, provided on various anchor rods be. The latter can in turn either adjacent or under interposition Further anchor rods, for example, connected to each other by coupling elements be. By according to the invention with the predetermined sliding resistance between the sliding anchor head and the anchor head rod section in the anchor foot rod section tension limited to at most about elastic limit is achieved by biasing the sliding anchor there is no overload is possible and the least remaining plastic extensibility is available for recording shifts in the subsurface. This allows the length of the anchor even in unfavorable ground conditions limit, depending on total loads and sliding resistance or armature clamping force of a single armature a corresponding Number of anchors can be selected. At the elastic limit Depending on the material behavior, the anchor foot material may be around the so-called yield strength or act around the lower yield strength. Is preferred in that the material elastic limit of the Ankerfußstangenabschnittes two to five times, more preferably about 2.5 times that in the Ankerfußstangenabschnitt maximum resulting voltage is. This means that with preloaded anchor also additional shifts of the Underground at the Ankerfußstangenabschnitt initially only a small cause elastic strain, which advantageously also the risk of damage of the shear bond through the grout or cement stone is reduced. This overload protection is particularly important for a possible biasing of the sliding anchor by means of the sliding anchor head already shortly after one for anchoring the sliding anchor in the anchor hole used shear composite medium, for example on a cement or adhesive basis, has been introduced into the anchor hole. It is preferred that the resulting from the particular sliding resistance of the Gleitankerkopfes Shear stress between anchor rod section and shear composite medium less than the shear strength between anchor foot bar section and finally cured shear composite medium, in particular that these 20 to 80%, more particularly about 50%, of said shear strength is. This means that may only after a period of time from, for example, several hours of setting or hardening available standing full shear strength of the Scherverbundes by those from the selected Sliding resistance of the sliding anchor head resulting shear stresses is not fully exploited and thus biasing the sliding anchor even after a shorter waiting time is possible. Also, this is for the Case that the pressure mountain pushes strongly, a shear strength reserve against shearing off the possibly not yet hardened shear composite medium of provided to the exterior of the anchor foot bar section. Furthermore is preferred that at least the anchor rod in the region of Ankerfußstangenabschnittes is made of a material whose yield ratio (i.e. the ratio of yield point to ultimate load) in the range between 0.5 and 0.7, in particular about 0.6. It is possible, for example, an embodiment, in which an anchor rod provided at anchor foot only at a assumed anchor tensile stress of about 175 kN the 0.2% proof stress while the breaking load with an anchor force of approx. 300 kN and 13.5% elongation is still significantly higher. The sliding resistance of the Gleitankerkopfes along the anchor rod in the region of the anchor rod section can thereby preferably to a maximum load in the longitudinal direction be adapted from 70 kN. As a material for the Ankerfußstangenabschnitt as well as in particular for other anchor sections is in particular a heat-treated austenitic steel with a high plastic stretchability or austenitic-ferritic steel, in particular a so-called duplex steel with the international material no. 1.4462, to take into account. In Combined with the high plastic extensibility tensile stresses in the area of the anchoring line, the anchor steel on the Shifts of the subsurface are forced, with appropriate Choice of anchor length from the steel tension member with sufficient safety distance be recorded. The use of such materials offers compared with, for example, conventional fine grain steels the advantage that the required Anchor length thus shortened and securing the cavity more economical to shape is. The low yield ratio and the high ductility make such an anchor ideally suited to large displacement paths the depressing mountains, possibly even down to the decimeter range, to endure without breakage. The result is the adaptation of the sliding anchor head to a certain sliding resistance along the anchor head bar section an overload protection of the shear compound in the grouting section achieved by choosing a material that meets the high ductility of austinitic microstructure with the high bearing capacity of ferritic microstructures connects, can still be increased. The shear strength between anchor foot bar section and shear composite medium can be improved thereby, in that the anchor foot bar section has an external thread, in particular a rolled external thread, owns. With respect to the anchor head is advantageous if this also has an external thread and a Gleitankerkopf with at least one pin-like, to an engagement in the external thread adapted for screwing the Gleitankerkopfes on the anchor rod Engagement element is provided, wherein the intervention when exceeding a certain Sliding resistance to achieve a displaceable yielding is. Also the others, already leading to such a sliding anchor head described features can be realized individually or in combination be.
Auch kann eine Ausführung des Gleitankers Vorteile bieten, bei der zwischen einem Verpressabschnitt bzw. Ankerfußabschnitt und einem Ankerkopfabschnitt ein Freispielabschnitt vorgesehen ist, der eine im Wesentlichen glatte Außenoberfläche aufweist. In der Freispielstrecke wird dadurch bewusst ein Scherverbund mit der Bohrlochwandung vermieden, so dass eine freie Längsdehnung des Ankers zwischen der Verpressstrecke und dem Ankerkopf ermöglicht wird und von dem Anker größere Verschiebungswege des druckhaften Gebirges ohne Überlastung des Scherverbunds in dem Verpressabschnitt kompensiert werden können. Eine zweckmäßige Weiterbildung des Gleitankers ist auch dadurch möglich, dass der Ankerfußstangenabschnitt, der Ankerkopfstangenabschnitt und insbesondere der Freispielabschnitt an gesonderten Ankerstangen vorgesehen sind, welche ein gleichartiges, über deren Länge durchgehendes Außengewinde aufweisen und mittels Kupplungsmuttern mit passendem Innengewinde verbindbar sind. Geeignet sind bspw. Rundgewinde, Trapezgewinde oder dergleichen, die auf die Stangenaußenseite vorzugsweise aufgerollt sind. Die Gewinderippen können im Scheitel eine Nut aufweisen, wie diese bspw. in der DE 3400182 A1 beschrieben ist. Ein entsprechend modularer Gleitanker kann in Schüssen, die durch Kupplungsmuttern verbunden sind, auch unter beengten Verhältnissen eingesetzt werden. Weiter ist bevorzugt, dass in dem Freispielabschnitt das Ankerstangenaußengewinde zur Erzielung einer glatten Außenoberfläche von einem Hüllmantel, insbesondere von einem PVC-Schlauch ummantelt ist. Der PVC-Schlauch kann dazu zunächst bspw. mit Druckluft aufgeweitet, in entsprechenden Längenabschnitten auf die Ankerstangen geschoben und dann durch Abschalten des Druckes aufgeschrumpft werden, worauf das Einbringen in den Untergrund in Schüssen erfolgt. Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung als Gleitinjektionsanker ist weiter bevorzugt, dass die Ankerstangen in Längsrichtung durchgehend jeweils einen geschlossenen Hohlquerschnitt mit beispielsweise kreis- oder polygonartiger Form besitzen. Durch den durch den Gleitanker durchgehenden Innenkanal kann von der Antriebsseite aus ein an sich bekanntes Injektionsmittel bzw. Scherverbundmedium, wie bspw. Zementmilch, durch den Gleitanker hindurch bis vorzugsweise zu einer an der Ankerspitze angebrachten Bohrkrone und durch Öffnungen in dieser vom Bohrlochtiefsten in den Ringspalt um den Gleitanker eingepresst werden. Alternativ können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Ankerstangen mit einem Vollquerschnitt eingesetzt werden, wobei der Gleitanker dann mittels gesondert in das Bohrloch eingebrachtem Haftmittel verankert werden kann.Also, an embodiment of the sliding anchor can offer advantages in which between a crimping section or anchor foot section and an anchor head section a free play section is provided, which is a substantially smooth one Having outer surface. In the free play track becomes aware of this Scherverbund avoided with the borehole wall, allowing a free longitudinal expansion the armature between the Verpressstrecke and the anchor head allows and from the anchor larger displacement paths of the pressure Mountains without overloading of the shear bond in the Verpressabschnitt can be compensated. An expedient development of the sliding anchor is also possible because of the anchor foot bar section, the anchor head bar section and in particular the free play section on separate Anchor rods are provided, which is a similar, over the length have continuous external thread and by means of coupling nuts with Matching internal thread can be connected. Suitable are, for example, round threads, Trapezoidal thread or the like, preferably on the rod outside rolled up. The thread ribs may have a groove at the apex, as described for example in DE 3400182 A1. A corresponding modular sliding anchor can be in shots connected by coupling nuts are used even in confined spaces. Next is preferred that in the free play section the anchor rod outer thread to the Achieving a smooth outer surface of a jacket, in particular is encased in a PVC hose. The PVC hose can do this first For example, expanded with compressed air, in corresponding lengths pushed onto the anchor rods and then shrunk by switching off the pressure whereupon the putting into the underground in shots he follows. In an expedient embodiment as Gleitinjektionsanker is further preferred that the anchor rods in the longitudinal direction continuously respectively a closed hollow cross-section with, for example, circular or polygonal Own form. By the continuous through the sliding anchor inner channel can from the drive side of a known injection means or Shear composite medium, such as cement slurry, through the slip anchor preferably to a drill bit attached to the anchor tip and through openings in it from the wellbore deepest in the annular gap around the Sliding anchors are pressed. Alternatively, in the context of the present Invention also anchor rods are used with a solid cross-section, the sliding anchor then by means of separately introduced into the well Adhesive can be anchored.
Die Erfindung wird nachstehend näher anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert, in welchen ein mögliches Ausführungsbeispiel ohne Einschränkung des Schutzbereiches dargestellt ist. Darin zeigt:
- Fig. 1
- in geschnittener Längsansicht den erfindungsgemäßen Gleitanker gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, in das Gebirge eingebracht,
- Fig. 2
- eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte, ausschnittsweise und teilweise aufgebrochene Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Ankerkopfstangenabschnittes mit Gleitankerkopf Schnittrichtung II-II,
- Fig. 2a
- eine noch weitere Ausschnittsvergrößerung des Ausschnittes IIa in Fig. 2,
- Fig. 3
- eine teilweise geschnittene Ansicht des in Fig. 2 dargestellten Ausschnittes des Ankerkopfstangenabschnittes mit Gleitankerkopf, in dort bezeichneter Schnittrichtung III-III,
- Fig. 3a
- eine noch weitere Ausschnittsvergrößerung des Ausschnittes IIIa in Fig. 3,
- Fig. 4
- eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Gleitankerkopfhülse in einer bevorzugten Ausführungsform,
- Fig. 5
- einen Querschnitt der Gleitankerkopfhülse nach Fig. 4 entlang Schnittlinie V-V und
- Fig. 6a-6d
- eine schematische Wiedergabe des spielfreien Gewindeeingriffs.
- Fig. 1
- in a longitudinal sectional view of the sliding anchor according to the invention according to a preferred embodiment, introduced into the mountains,
- Fig. 2
- 1 compared to FIG. 1 enlarged, partial and partially broken away view of the anchor head rod section shown in Figure 1 with Gleitankerkopf cutting direction II-II,
- Fig. 2a
- a further detail enlargement of the detail IIa in Fig. 2,
- Fig. 3
- a partially sectioned view of the section shown in Figure 2 of the anchor head rod portion with Gleitankerkopf, in there designated cutting direction III-III,
- Fig. 3a
- a further detail enlargement of the detail IIIa in Fig. 3,
- Fig. 4
- a partially sectioned side view of the Gleitankerkopfhülse in a preferred embodiment,
- Fig. 5
- a cross-section of the Gleitankerkopfhülse of FIG. 4 along section line VV and
- Fig. 6a-6d
- a schematic representation of the play-free threaded engagement.
Fig. 1 zeigt in einer geschnittenen Längsansicht eine bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Gleitankers, der in einem von Gebirge 2 umgebenen
Bohrloch 3 bereits verankert ist. In dem gewählten Beispiel handelt es
sich bei dem Gleitanker 1 um einen selbstbohrenden Gleitinjektionsanker, der
als Systemankerung in mehreren Schüssen von einem zu sichernden, nicht näher
dargestellten Hohlraum ausgehend durch eine Betonwand 4 hindurch in
das Gebirge 2 eingebracht wurde. Der Gleitanker 1 weist, dem Bohrlochtiefsten
5 zugewandt, eine Bohrkrone 6 auf, welche zunächst mit einem Innengewinde
auf eine geschnitten gezeigte Ankerstange 7 mit dazu passendem Außengewinde
aufgeschraubt ist. Die Ankerstange 7 weist einen mittig in Längsrichtung
durchgehenden Hohlraum 8 auf, welcher in der Bohrkrone 6 in Verbindung mit
einem weiteren Hohlraum steht, der sich zu mehreren am Umfang der Bohrkrone
6 verteilten, nicht näher dargestellten Austrittsöffnungen hin verzweigt.
An die vorgenannte Ankerstange 7 schließen sich in Ankerlängsrichtung noch
weitere, in dem gewählten Beispiel geometrisch entsprechende Ankerstangen 7
an. In Längsrichtung benachbarte Ankerstangen 7 sind durch jeweils eine
Kupplungsmutter 10 verbunden, die mit zu dem Außengewinde der Ankerstangen
7 passendem Innengewinde auf die jeweiligen Enden aufgeschraubt
sind. Die dadurch erzielte Gesamtlänge des Gleitankers 1 ist so bemessen, dass
dieser mit einem freien Ende 11 einer entständigen Ankerstange 7 über die Betonwand
4 in den zu sichernden Hohlraum, bspw. Tunnel, übersteht. Das freie
Ende 11 ist in Fig. 1 gebrochen dargestellt um anzudeuten, dass das freie Ende
je nach Bedarf auch eine andere Länge aufweisen kann. Die Ankerstangen 7,
die mit der Bohrkrone 6 in an sich bekannter Weise als selbstbohrender Injektionsanker
in das Gebirge 2 einzubringen sind, bilden somit einen mittig durchgehenden
Zufuhrkanal, durch den von dem freien Ende 11 bzw. der Antriebsseite
ausgehend ein Scherverbundmedium 12 über das Bohrlochtiefste 5
in das Bohrloch 3 einpressbar ist. Das Verpressen des Scherverbundmediums
12 kann unter fortlaufender Ankerdrehung erfolgen, wodurch als Verankerung
ein Scherverbund zwischen Gleitanker, insbesondere dem Außengewinde der
Ankerstangen, und Scherverbundmedium einerseits sowie Scherverbundmedium
und Gebirge andererseits gebildet wird. In dem so im Bohrloch 3 gebildeten
Verpresskörper 13 können in das Scherverbundmedium, wie bspw. Zementmilch,
auch noch Festkörper, wie Bohrklein oder dergleichen, eingebettet
sein. Um eine etwa mittige Ausrichtung in dem Bohrloch 3 zu unterstützen,
kann je nach Bedarf eine geeignete Anzahl von auf das Außengewinde der Ankerstangen
7 aufschraubbaren Abstandshaltern 14 mit Fluiddurchtrittsöffnungen
vorgesehen sein. Der für das Scherverbundmedium 12 erreichbare Ringraum
im Bohrloch 3 wird in Ankerlängsrichtung in dem gewählten Beispiel
durch einen an sich gleichfalls bekannten Bohrlochverschluss 15 begrenzt, welcher
auf Höhe des dem Gebirge 2 zugewandten Randbereiches der Betonwand
4 angeordnet ist. Um die Betonwand 4 gegen das Gebirge 2 verspannen zu
können, ist auf die Ankerstange 7 im Bereich des freien Endes 11 ein Gleitankerkopf
16 nach der vorliegenden Erfindung aufgeschraubt, so dass dieser gegen
eine sich an der Betonwand 4 abstützende Kalottenplatte 17 drückt. Der
Gleitankerkopf 16 besitzt weiterhin die Eigenschaft, dass er unter Überwindung
eines bestimmten voreingestellten Gleitwiderstand von seiner auf der
Ankerstange 7 aufgeschraubten Position ausgehend in Gleitankerlängsrichtung
L verschiebbar ist, wobei auf die zugrunde liegende Wirkungsweise nachfolgend
noch gesondert eingegangen wird. Eine Längsverschiebung des Gleitankerkopfes
16 durch ein Schieben des Gebirges 2 wird erst durch einen Endanschlag
18 begrenzt, der in dem Beispiel als eine auf die Ankerstange 7 aufgeschraubte
Kugelbundmutter ausgebildet ist. Bei dem gewählten Beispiel sind
die in einem mittleren Längenabschnitt des Gleitankers 1 angeordneten Ankerstangen
7 zwischen den Kupplungsmuttern 10 mit Längenabschnitten aus
PVC-Schlauch 19 ummantelt, so dass aufgrund der glatten Außenoberfläche
kein Scherverbund mit dem Verpresskörper 13 entsteht und somit ein freies
Spiel des Ankers in Längsrichtung gegenüber Gebirge 2 und Betonwand 4
möglich ist. Der entsprechende Längenabschnitt des Gleitankers 1 wird daher
im Rahmen vorliegender Erfindung als Freispielabschnitt S bezeichnet. An diesen
schließt sich bis zum Bohrlochtiefsten 5 ein Ankerfußstangenabschnitt F an,
über welchen hinweg der Scherverbund zwischen dem Gleitanker 1 durch den
Verpresskörper 13 hindurch bis zum Gebirge 2 entsteht. An den Freispielabschnitt
S schließt sich zu dem zu sichernden Hohlraum hin noch der sog. Ankerkopfstangenabschnitt
K an, welchem der Gleitankerkopf 16 zugeordnet ist.
Mit den in Fig. 1 lediglich symbolischen Aufbrüchen ist angedeutet, dass die
Ankerstangen 7 auch abweichende Länge haben können, bzw. dass in den verschiedenen
Abschnitten grundsätzlich auch eine abweichende Anzahl von Ankerstangen
7 möglich ist. Ankerfußstangenabschnitt, Freispielabschnitt und
Ankerkopfstangenabschnitt können, wie in dem gewählten Beispiel, aus einer
jeweils ganzzahligen Anzahl von Ankerstange 7 bestehen. Andererseits sind
aber auch Überlappungen und ggf. sogar eine über sämtliche Abschnitte hinweg
durchgehende Ankerstange denkbar. Zur einfachen Handhabung ist hinsichtlich
einzelner Ankerstangen 7 eine Länge von bspw. 2 Metern zweckmäßig.
Durch Zusammensetzen mittels Kupplungsmuttern 10 kann dann der
bspw. Ankerfußstangenabschnitt als Verankerungsstrecke eine Länge von
bspw. 2 Metern, 4 Metern, vorzugsweise 6 Metern usw. erreichen. Erfindungsgemäß
ist bei dem Gleitanker 1 der Gleitankerkopf 16 an die Erzielung eines
bestimmten Gleitwiderstandes auf dem Ankerkopfstangenabschnitt K angepasst,
der die Ankerspannkraft derart begrenzt, dass die daraus in dem Ankerfußstangenabschnitt
F resultierende Spannung kleiner oder höchstens etwa
gleich der Werkstoffelastizitätsgrenze des Ankerfußstangenabschnittes F ist. In
dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist der Gleitankerkopf 16 so auf die den Ankerkopfstangenabschnitt
K bildende Ankerstange 7 abgestimmt, dass er ab
dem Erreichen bzw. Überschreiten einer Druckkraft der Betonwand 4 gegen die
Kalottenplatte 17 bzw. Gleithülse von 70 kN unter Beibehaltung des Gleitwiderstandes
auf der Ankerstange 7 in Richtung auf den Endanschlag 18 längsverschieblich
ist. Die Ankerstange(n) des Ankerfußstangenabschnittes F, die
aus Duplexstahl der Werkstoff-Nr. 1.4462 bestehen, erfahren bei einem der Ankerstange
7 des Ankerkopfstangenabschnittes K entsprechenden Querschnitt
selbst noch bei einer Ankerkraft von etwa 175 kN, d.h. dem etwa 2,5-Fachen des
gewählten Gleitwiderstandes, eine elastische Dehnung von weniger als 1%, die
unterhalb der Werkstoffelastizitätsgrenze des verwendeten Duplexstahls liegt.
Bei einem Vorspannen des Gleitankers 1 mittels Gleitankerkopf 16 wird die
Ankerkraft durch den bestimmten Gleitwiderstand auf maximal 70 kN begrenzt.
Die in dem Ankerfußstangenabschnitt F resultierende Dehnung wird
durch diese Überlastsicherung auf ein so geringes Maß begrenzt, dass die Gefahr
von Beschädigungen des Scherverbunds zwischen Ankerstange 7 und
Verpresskörper 13 weitgehend verringert wird. Nach dem Verspannen des
Gleitankers 1 führt ein Schieben des Gebirges 2 gegen die Betonwand 4 zunächst
dazu, dass zufolge höherer Ankerzuglast und Überschreiten des Gleitwiderstands
der Gleitankerkopf 16 bei weiter aufrecht erhaltenem Gleitwiderstand
in Richtung Endanschlag 18 gleitet, bis der Gleitvorgang durch Abstützung
dagegen beendet wird. Bei noch weitergehendem Schieben des Gebirges
steigt die Ankerkraft an. Bei dem genannten Wertebeispiel steht dabei als
Bruchsicherung zunächst bis zumindest dem etwas 2,5-Fachen der Ankervorspannkraft
ein elastisches Dehnverhalten der aus Duplexstahl gefertigten Ankerstangen
zur Verfügung. Aufgrund des niedrigen Streckgrenzenverhältnisses
von Duplex-Stahl kann in dem gewählten Beispiel eine noch weiter zunehmende
Beanspruchung durch eine sich anschließende plastische Verformung noch
bis hin zu einer Bruchlast von etwa dem 4-fachen des an dem Gleitankerkopf 16
gewählten Gleitwiderstandes ertragen werden. Dabei in Längsrichtung unter
Umständen in Gleitanker 1 und Gebirge 2 unterschiedliche Dehnungen werden
im Freispielabschnitt S durch die Längsverschieblichkeit ausgeglichen. Je nach
Bedarf können dabei auch die Ankerstangen 7 in dem Freispielabschnitt S
und/ oder in dem Ankerkopfstangenabschnitt K aus einem austinitischferritischen
Werkstoff, wie bspw. Duplexstahl bestehen.Fig. 1 shows in a sectional longitudinal view of a preferred embodiment
the sliding anchor according to the invention, which in a surrounded by
Fig. 2 zeigt den Gleitankerkopf 16 des in Figur 1 dargestellten Gleitankers 1 in
einer demgegenüber vergrößerten Schnittansicht entlang Schnittlinie II-II, wobei
die Kalottenplatte 17 nicht mit dargestellt ist. Des Weiteren zeigt Fig. 3 eine
zu Fig. 2 senkrechte Schnittansicht entlang Schnittlinie III-III in Fig. 2. Der
Gleitankerkopf 16 weist eine Hülse 20 mit Durchgangsbohrung 21 auf. Diese
besitzt eine im Wesentlichen glatte Innenwandung und ist im Durchmesser zur
Ermöglichung einer Verschiebbarkeit in Längsrichtung L geringfügig größer
als das Außengewinde 22 der Ankerstange 7 bemessen. Die Hülse 20 weist in
ihrer Wandung am Umfang um jeweils eine Vierteldrehung zueinander versetzt
liegende Gewindebohrungen 23 auf, in welche jeweils ein Eingriffselement
24, in dem gewählten Beispiel je eine gehärtete Stiftschraube, radial eingeschraubt
ist. Die Eingriffselemente 24 weisen, der Ankerstange 7 zugewandt,
je eine Kegelspitze 25 mit abgeflachtem Ende auf, das sich beim Einschrauben
in die Gewindebohrungen 23 in Eingriff mit dem Außengewinde 22 der Ankerstange
7 bringen lässt. Bei entsprechend stufenlo ser Einstellbarkeit ist in den
Figuren 2 und 3 eine Eingriffstiefe gewählt, die etwa gleich der Gewindetiefe
des Außengewindes 7 ist, so dass das abgeflachte Ende der Kegelspitzen 25
den Gewindegrund 26 des Außengewindes 7 gerade nicht bzw. kaum merklich
berührt. Dabei ist die so eingestellte Eingriffstiefe und zugleich Halterung der
Eingriffselemente 24 durch je eine Kontermutter 27 gesichert. Wie besonders
aus den Fig. 2a und 3a deutlich wird, stützen sich die Kegelspitzen 25 in
Längsrichtung L jeweils nur zu einer Seite an dem Außengewinde 22 ab, wobei
entlang der durch die Abstützung verlaufenden Schnittlinien VIa-VIa bzw. VId-VId
in Längsrichtung L der Gewinderippenabstand A größer als die Erstrekkung
E des Eingriffselements 24 ist. In den Figuren 2 und 3 stimmt die Position
der Hülse 20 in Längsrichtung L auf der Ankerstange 7 überein, wobei die beiden
in Fig. 2 gezeigten, einander gegenüberliegenden Eingriffselemente 24 in
Blickrichtung beide rechtsseitig und die in Fig. 3 gezeigten beiden weiteren,
einander gegenüber liegenden Eingriffselemente 24 in Blickrichtung beide
linksseitig, d.h. den vorgenannten gegenüberliegend, an dem Außengewinde
22 anliegen. Dies bedeutet, dass im Zusammenwirken der vier Eingriffselemente
ein insgesamt spielfreier Eingriff des Gleitankerkopfes 16 in das Außengewinde
22 verwirklicht ist. Insoweit sind die beiden bspw. in Fig. 2 gezeigten
Eingriffselemente 24 im Sinne der vorliegenden Erfindung zueinander phasengleich
bzgl. des Außengewindes 22 angeordnet. Gleiches gilt für die in Fig.
3 gezeigten Eingriffselemente 24, während im Verhältnis der Eingriffselemente
beider Figuren zueinander eine phasenungleiche Lage vorgesehen ist. Dies
wird, wie auch die Figuren 4 und 5 zeigen, an der Hülse 20 durch einen in
Längsrichtung L gewählten Versatz der Gewindebohrungen 23 erreicht, welcher
geeignet auf die Steigung des Außengewindes 22, die relative Lage der
Gewindebohrungen 23 am Umfang der Hülse 20 und auf den Gewinderippenabstand
abgestimmt ist. Durch das sich zu seinem freien Ende hin verjüngende
Eingriffsende der Eingriffselemente 24 besteht die Möglichkeit, die Eingriffstiefe
so einzustellen, dass in Längsrichtung L eine praktisch gerade spielfreie Einstellung
erhalten wird, die zugleich ein Aufschrauben des Gleitankerkopfes 16
auf die Ankerstange 7 erlaubt. Anstelle der im Profil konischen Kegelspitze 25
könnte dazu bspw. auch ein halbkugelförmiges Eingriffsende vorgesehen sein.
Das Profil des Eingriffsendes kann insbesondere auch so gestaltet sein, dass
sich der zuvor beschriebene spielfreie und zum Aufschrauben geeignete Eingriff
automatisch ergibt, wenn die Eingriffselemente bis gerade zu einer leichten
Berührung des Gewindegrunds 26, d.h. bis zu einem gerade spürbaren Anstieg
des Drehmoments eingeschraubt werden. Der beschriebene Gleitankerkopf
16 kann auf die Ankerstange 7 einerseits in der Weise vormontiert werden,
dass die Hülse 20 in Längsrichtung L in eine gewünschte Position frei geschoben
und die Eingriffselemente 24 erst dort eingedreht werden. Andererseits
können die Eingriffselemente 24 auch an der Hülse 20 vormontiert mit
dieser auf die Ankerstange 7 aufgeschraubt werden. Bei dem beschriebenen
Gleitankerkopf 16 wird das Innengewinde somit andeutungsweise durch die
vier gehärteten, radial eingeschraubten Stiftschrauben erzeugt, die jeweils um
eine Vierteldrehung auf dem Umfang und paarweise etwa um die halbe Gewindesteigung
des Bohrankers in axialer Richtung versetzt angeordnet sind.
Die Stiftschrauben lassen sich insbesondere mit einer Gewindelehre so einstellen,
dass die Kegelspitzen jeweils an gegenüberliegenden Gewindeflanken der
Gewinderippe 28 bzw. an deren Ausrundungen im Fußbereich anliegen. Die
jeweilige Anlage geht in Längsrichtung L mit einem Formschluss einher, so
dass bei eingesetzten Eingriffselementen 24 eine Längsverschiebung des
Gleitankerkopfes 16 auf der Ankerstange 7 ohne eine gleichzeitige Drehung
zunächst gehindert wird. Die Steigung der Gewinderippe 28 ist so gewählt,
dass ein selbsthemmender Gewindeeingriff gebildet wird, d.h. eine auf den
Gleitankerkopf 16 in Längsrichtung L wirkende Axialkraft nicht automatisch zu
einer Drehung führt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel bleibt der Formschluss
in beiden möglichen Belastungsrichtungen bis zum Erreichen einer
Axialkraft von etwa 70 kN erhalten. Bei Überschreitung dieses vorbestimmten
Gleitwiderstand pflügen die gehärteten Kegelspitzen 25 in Längsrichtung
über die Ankerstange 7 und ziehen axiale Furchen 29 in das Außengewinde 22
hinein (vgl. Fig. 2 und 3), wobei die gehärteten Kegelspitzen 25 über den Verformungsweg
hinweg keinem Verschleiß unterliegen. Der spielfreie Eingriff
bringt in Verbindung mit den Radienübergängen 30 der Gewinderippe 28 und
der Wahl einer Ankerstange 7 aus Duplexstahl zugleich den Vorteil, dass bei
einer fortgesetzten Belastung des Gleitankerkopfes 16 keine ruckartigen Bewegungen
entstehen können. Dabei beträgt in dem konkret gewählten Beispiel
der Außendurchmesser D der Ankerstange 7 etwa 29 mm, der Gewindegrunddurchmesser
d etwa 24 mm und der Radius der Radienübergänge 30 etwa 6
mm. Als Eingriffselemente sind Gewindestifte mit Kegelspitze nach DIN 914-M12
x 40 vorgesehen. Der im Ausgangsszustand, d.h. bspw. beim Vorspannen
des Gleitankers durch die vier Eingriffselemente 24 gebildete spielfreie Gewindeeingriff
wird weiter in den Figuren 6a bis 6d schematisch beschrieben.
Die Figuren 6a und 6d gehen dabei auf die entsprechenden Schnittführungen in
den Figuren 2a und 3a zurück.FIG. 2 shows the sliding
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/ beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.All disclosed features are essential to the invention. In the revelation the application is hereby also the disclosure of the associated / attached priority documents (copy of the prior notification) in full included, also for the purpose, features of these documents in Claims of the present application to include.
Claims (24)
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