EP1715138B1 - Zuganker - Google Patents

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EP1715138B1
EP1715138B1 EP06005914A EP06005914A EP1715138B1 EP 1715138 B1 EP1715138 B1 EP 1715138B1 EP 06005914 A EP06005914 A EP 06005914A EP 06005914 A EP06005914 A EP 06005914A EP 1715138 B1 EP1715138 B1 EP 1715138B1
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anchor
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transverse load
spreader
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Fischerwerke GmbH and Co KG
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Fischerwerke GmbH and Co KG
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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
    • 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
    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E21D21/006—Anchoring-bolts made of cables or wires

Definitions

  • the invention relates to a fastening arrangement with a tie rod for anchoring in a borehole according to the preamble of claim 1.
  • Tie rods are used for fixing machines, consoles or other on foundations, floors, walls or for the attachment of structures or building parts to a substrate.
  • a simple tie rods threaded rods or so-called Dywidag rods are used, which are, for example, concreted or glued in resin in the anchoring ground.
  • Dywidag rods are, for example, concreted or glued in resin in the anchoring ground.
  • More elaborate tie rods for example, with a series axially successively arranged cones known that exert an expansion pressure after Einbeton Schl or gluing at a tensile stress of the tie rod and thereby increase the anchoring force.
  • metal expansion anchors are known in which typically without the use of a resin or the like. An expansion cone is pulled into an expansion sleeve, such as in the patent document US 3,077,809 shown.
  • the invention has for its object to propose a mounting arrangement with a low-cost tie rod with high failure safety.
  • the tie rod according to the invention has a rope-like tension element on which an anchor element, preferably formed from an expansion body and a spreading element, is attached.
  • the expansion body and the expansion element serve to anchor the tie rod in the borehole.
  • the spreader is, for example, conical, pyramidal or wedge-shaped, the spreader is for example a sleeve with complementary hole or the spreader has, for example, one or more spreader jaws. In a tensile stress of the tension element, the expansion element is spread open.
  • the anchoring element can also be a threaded, conical or the like. be provided with a hardening compound, so for example a mortar or a resin, in the borehole bottom.
  • the invention has the advantage that it is insensitive to transverse forces due to the flexibility of the rope-like tension element. It is therefore not a large anchor cross-section for security against transverse failure required, whereby a material saving is possible. Furthermore, there is no breakage of the tie rod in case of transverse failure, the anchor safety is increased.
  • the tie rod according to the invention is characterized, for example, as a backup of buildings and structural parts in seismic areas or for anchors to which high security requirements are appropriate.
  • the tension element is a stranded wire.
  • strand are meant single wires, monofilaments, single cords or the like, which are preferably twisted into a strand.
  • the strand may form the rope-like tension element or it may be several strands, which are preferably also twisted, the rope-like tension element.
  • metallic materials especially steel, and strands of plastic material or strands that have glass, carbon or other fibers can be used.
  • the use of a stranded wire as a tension member has the advantage of high tensile strength. For example, the tensile strength of a steel strand is many times greater than the tensile strength of a steel rod of the same diameter.
  • An embodiment of the invention provides that the tension element is doubled to form a fastening loop. As a result, a possibility for fastening a part to be fastened to the tie rod is created in a simple manner.
  • a transverse load element which is arranged at a distance from the spreader on the tension element.
  • the transverse load element prevents contact of the tension element with a borehole wall, in particular at the borehole mouth.
  • the transverse load element bears any transverse stresses on the anchoring base, so that the tension element is not transversely loaded.
  • the anchoring strength and safety against transverse failure is thereby increased.
  • the cross member preferably has an opposite to the anchor element by a factor of 1.2 or more (eg 1.5, 2, 3) enlarged diameter.
  • the anchoring then takes place in a stepped bore, whereby, for example, the tensile forces deep in the anchorage in a slender borehole section and the shear forces near the surface in a wide Borehole section are introduced.
  • the ratio of achievable holding values to drilling effort is thereby significantly improved for some load cases compared to the conventional tie rods.
  • a part to be fastened is not fastened to the cable-like tension element but to the transverse load element.
  • an embodiment of the invention provides a thread on the transverse locking element, generally speaking of a fastening device for the part to be fastened.
  • tie rod 1 has a steel strand 2 as a rope-like tension element.
  • a conical expansion body 3 is fixed, for example by pressing or casting.
  • an expansion element 4 in the form of a sleeve with conical center hole.
  • the slot is designated by reference numeral 5.
  • Spreader 3 and spreader 4 together form an anchor element.
  • a cylindrical transverse load element 6 is fixed, which has a thread 7.
  • the attachment of the transverse load element 6 to the steel strand 2 can also be done by pressing or casting.
  • the tie rod 1 is inserted into the borehole 8, so that the expansion element 3 and the expansion element 4 are sunk in the borehole 8 and the transverse load element 6 is located in a borehole mouth.
  • the transverse load element 6 protrudes from the borehole 8.
  • the spreader 3 spreads the spreader 4 and anchored the tie rod 1 thereby in the hole 8.
  • the hole 8 with a thermosetting mass, such as a mortar or a resin be filled, and for the spreader 4 are omitted.
  • the borehole 8 should not be completely filled, but only in the area of the expansion body 3.
  • the part not shown, to be fastened part is placed with a through hole on the protruding from the anchorage 9 Queriastelement 6 and secured with a nut, not shown.
  • the transverse load element 6 supports the part to be fastened against transverse stresses at the borehole mouth, so that transverse stresses are not transmitted to the steel strand 2.
  • the steel strand 2 is subjected exclusively to train, whereby the tie rod 1 is high on train loadable and has a high security against lateral failure.
  • a train exerted by tightening the mother, not shown train is transmitted from the transverse load element 6 via the steel wire 2 on the spreader 3 and spreads the spreader 4 on. Increases the train by a stress on the not shown, fixed part, spreads the spreader 4, whereby the tie rod 1 according to the invention has a high anchoring force.
  • tie rods 1 is the steel wire 2 of the tie rod 1 from FIG. 2 not aligned, but doubled to form a loop 10.
  • the loop 10 is located in a groove 11 in the transverse load element 6, which extends parallel to the axis at opposite points of the circumference and extends on a side facing away from the spreader 3 end across the transverse load element 6 away.
  • One reason of the groove 11 is rounded, so that no kinks on the steel strand 10 arise.
  • the spreader 4 is located on the spreader. 3
  • the groove 11 is so deep in the transverse load element 6, that the steel strand 10 is located within a Gewindekems and the thread 7 does not interrupt, so that a nut, not shown, on the thread 7 of the transverse load element 6 can be screwed.
  • the outer diameter of the transverse load element (6) is greater than that of the expansion element 4, wherein this can be pronounced even more pronounced.
  • the ratio depends on that expected ratio between tensile and shear forces as well as the borehole depth and the load capacity of the anchorage. In principle, higher transverse forces can be transmitted by more prepared transverse load elements.
  • the in FIGS. 2 and 3 illustrated tie rods 1 is identical and works in the same way as the tie rod 1 from FIG. 1 , To avoid repetition, the explanation of the FIGS. 2 and 3 to the above comments FIG. 1 directed.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung mit einem Zuganker zur Verankerung in einem Bohrloch gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Zuganker werden verwendet zur Befestigung von Maschinen, Konsolen oder Sonstigem auf Fundamenten, Böden, Wänden oder auch zur Befestigung von Bauwerken oder Bauwerksteilen an einen Untergrund. Als einfache Zuganker finden Gewindestangen oder sogenannte Dywidag-Stäbe Verwendung, die in den Verankerungsgrund beispielsweise betoniert oder mit Harz eingeklebt werden. Es sind auch aufwendigere Zuganker beispielsweise mit einer Reihe axial hintereinander angeordneten Konen bekannt, die nach dem Einbetonieren oder Einkleben bei einer Zugbeanspruchung des Zugankers einen Spreizdruck ausüben und dadurch die Verankerungskraft erhöhen.
  • Daneben sind Metallspreizanker bekannt, bei denen typischerweise ohne Verwendung eines Harzes oder dgl. ein Spreizkonus in eine Spreizhülse gezogen wird, wie zum Beispiel im Patentdokument US 3.077.809 dargestellt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsanordnung mit einem preisgünstigen Zuganker mit hoher Versagenssicherheit vorzuschlagen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Zuganker weist ein seilartiges Zugelement auf, an dem ein Ankerelement, vorzugsweise gebildet aus einem Spreizkörper und einem Spreizelement, angebracht ist. Der Spreizkörper und das Spreizelement dienen zur Verankerung des Zugankers im Bohrloch. Der Spreizkörper ist beispielsweise konisch, pyramiden- oder keilförmig, das Spreizelement ist beispielsweise eine Hülse mit komplementärem Loch oder das Spreizelement weist beispielsweise eine oder mehrere Spreizbacken auf. Bei einer Zugbeanspruchung des Zugelements wird das Spreizelement aufgespreizt. Statt dessen kann das Ankerelement jedoch auch ein mit einem Gewinde, Konen oder dgl. versehener Bolzen sein, der mit einer aushärtenden Masse, also beispielsweise einem Mörtel oder einem Harz, im Bohrlochgrund befestigt wird.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie aufgrund der Flexibilität des seilartigen Zugelements unempfindlich gegen Querkräfte ist. Es ist deswegen kein großer Ankerquerschnitt zur Sicherheit gegen Querversagen erforderlich, wodurch eine Materialeinsparung möglich ist. Des Weiteren erfolgt bei Querversagen kein Bruch des Zugankers, die Ankersicherheit ist erhöht. Der erfindungsgemäße Zuganker ist dadurch beispielsweise als Sicherung von Bauwerken und Bauwerksteilen in Erdbebengebieten oder für Verankerungen, an die hohe Sicherheitsanforderungen bestehen, geeignet.
  • In bevorzugter Ausgestaltung ist das Zugelement eine Litze. Mit Litze sind Einzeldrähte, Einzelfäden, Einzelschnüre oder dgl. gemeint, die vorzugsweise zu einem Strang verdrillt sind. Der Strang kann das seilartige Zugelement bilden oder es können mehrere Stränge, die vorzugsweise ebenfalls verdrillt sind, das seilartige Zugelement bilden. Außer aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Stahl, können auch Litzen aus Kunststoffmaterial oder Litzen, die Glas-, Kohlenstoff- oder sonstige Fasern aufweisen, Verwendung finden. Die Verwendung einer Litze als Zugelement hat den Vorteil einer hohen Zugfestigkeit. So liegt beispielsweise die Zugfestigkeit einer Stahllitze ein Vielfaches über der Zugfestigkeit eines Baustahlstabs mit gleichem Durchmesser.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Zugelement unter Bildung einer Befestigungsschlaufe doppelt gelegt ist. Dadurch ist in einfacher Weise eine Möglichkeit zur Befestigung eines zu befestigenden Teils am Zuganker geschaffen.
  • Zur Querlastabstützung an einer Bahrlochmündung sieht eine Ausgestaltung der Erfindung ein Querlastelement vor, das mit Abstand vom Spreizkörper am Zugelement angeordnet ist. Das Querlastelement verhindert eine Berührung des Zugelements mit einer Bohrlochwandung insbesondere an der Bohrlochmündung. Vorzugsweise trägt das Querlastelement etwaige Querbeanspruchungen auf den Verankerungsgrund ab, so dass das Zugelement nicht querbelastet wird. Die Verankerungsfestigkeit und eine Sicherheit gegen Querversagen ist dadurch erhöht. Dazu hat das Querelement vorzugsweise einen gegenüber dem Ankerelement um den Faktor 1,2 oder mehr (z.B. 1,5; 2; 3) vergrößerten Durchmesser. Die Verankerung erfolgt dann in einer Stufenbohrung, wodurch beispielsweise die Zugkräfte tief im Ankergrund in einem schlanken Bohrlochabschnitt und die Querkräfte nahe der Oberfläche in einem weiten Bohrlochabschnitt eingebracht werden. Das Verhältnis von erreichbaren Haltewerten zu Bohraufwand wird hierdurch für einige Lastfälle deutlich gegenüber den herkömmlichen Zugankern verbessert.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird ein zu befestigendes Teil nicht am seilartigen Zugelement, sondem am Querlastelement befestigt Dazu sieht eine Ausgestaltung der Erfindung ein Gewinde am Queriastelement vor, allgemein kann von einer Befestigungseinrichtung für das zu befestigende Teil gesprochen werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Seitenansicht eines in einem Ankergrund verankerten erfindungsgemäßen Zugankers;
    Figur 2
    eine zweite Ausgestaltung eines Zugankers gemäß der Erfindung; und
    Figur 3
    einen Querschnitt entlang Linie III-III in Figur 2.
  • Der in Figur 1 dargestellte, erfindungsgemäße Zuganker 1 weist eine Stahllitze 2 als seilartiges Zugelement auf. An einem Ende der Stahllitze 2 ist ein konischer Spreizkörper 3 befestigt, beispielsweise durch Verpressen oder Vergießen. Auf dem Spreizkörper 3 befindet sich ein Spreizelement 4 in Form einer Hülse mit konischem Mittelloch. Zur Aufspreizbarkeit ist das Spreizelement 4 geschlitzt, der Schlitz ist mit Bezugszahl 5 bezeichnet. Spreizkörper 3 und Spreizelement 4 bilden zusammen ein Ankerelement.
  • Am anderen Ende der Stahllitze 2 ist ein zylindrisches Querlastelement 6 befestigt, das ein Gewinde 7 aufweist. Die Befestigung des Querlastelements 6 an der Stahllitze 2 kann ebenfalls durch Verpressen oder Vergießen erfolgen.
  • Zur Verankerung in einem Bohrloch 8 in einem Ankergrund 9 wird der Zuganker 1 in das Bohrloch 8 eingebracht, so dass der Spreizkörper 3 und das Spreizelement 4 im Bohrloch 8 versenkt sind und sich das Querlastelement 6 in einer Bohrlochmündung befindet. Das Querlastelement 6 steht aus dem Bohrloch 8 vor. Durch Zug am Querlastelement 6 wird über die Stahllitze 2 der Spreizkörper 3 in das Spreizelement 4 eingezogen, der Spreizkörper 3 spreizt das Spreizelement 4 auf und verankert den Zuganker 1 dadurch im Bohrloch 8. Alternativ kann das Bohrloch 8 mit einer aushärtenden Masse, beispielsweise einem Mörtel oder einem Harz verfüllt sein, und dafür das Spreizelement 4 weggelassen werden. Dabei sollte das Bohrloch 8 nicht vollständig verfüllt sein, sondem nur im Bereich des Spreizkörpers 3.
  • Zur Befestigung eines zu befestigenden Teils am Zuganker 1 wird das nicht dargestellte, zu befestigende Teil mit einem Durchsteckloch auf das aus dem Ankergrund 9 vorstehende Queriastelement 6 aufgesetzt und mit einer nicht dargestellten Mutter befestigt. Das Querlastelement 6 stützt das zu befestigende Teil gegen Querbeanspruchungen an der Bohrlochmündung ab, so dass Querbeanspruchungen nicht auf die Stahllitze 2 übertragen werden. Die Stahllitze 2 wird ausschließlich auf Zug beansprucht, wodurch der Zuganker 1 hoch auf Zug belastbar ist und eine hohe Sicherheit gegen Querversagen aufweist. Ein durch Anziehen der nicht dargestellten Mutter ausgeübter Zug wird vom Querlastelement 6 über die Stahllitze 2 auf den Spreizkörper 3 übertragen und spreizt das Spreizelement 4 auf. Erhöht sich der Zug durch eine Beanspruchung des nicht dargestellten, befestigten Teils, spreizt das Spreizelement 4 nach, wodurch der erfindungsgemäße Zuganker 1 eine hohe Verankerungskraft aufweist.
  • Bei der nachfolgenden Beschreibung der Figuren 2 und 3 werden für mit Figur 1 gleiche Bauteile gleiche Bezugszahlen verwendet. Im Unterschied zu dem in Figur 1 dargestellten Zuganker 1 ist die Stahllitze 2 des Zugankers 1 aus Figur 2 nicht gerade ausgerichtet, sondern unter Bildung einer Schlaufe 10 doppelt gelegt. Die Schlaufe 10 liegt in einer Nut 11 im Querlastelement 6 ein, die an gegenüberliegenden Stellen des Umfangs achsparallel verläuft und auf einer dem Spreizkörper 3 abgewandten Stirnseite quer über das Querlastelement 6 hinweg verläuft. Ein Grund der Nut 11 verläuft gerundet, so dass keine Knickstellen an der Stahllitze 10 entstehen. Am doppelten Ende ist der Spreizkörper 3 an der Stahllitze 2 befestigt, das Spreizelement 4 befindet sich auf dem Spreizkörper 3.
  • Die Nut 11 ist so tief im Querlastelement 6, dass sich die Stahllitze 10 innerhalb eines Gewindekems befindet und das Gewinde 7 nicht unterbricht, damit eine nicht dargestellte Mutter auf das Gewinde 7 des Querlastelements 6 schraubbar ist. Der Außendurchmesser des Querlastelements (6) ist größer als der des Spreizelements 4, wobei dies noch deutlich stärker ausgeprägt sein kann. Das Verhältnis hängt von dem erwarteten Verhältnis zwischen Zug- und Querkräften sowie der Bohrlochtiefe und der Tragfähigkeit des Ankergrunds ab. Grundsätzlich können durch bereitere Querlastelemente höhere Querkräfte übertragen werden. Im Übrigen ist der in Figuren 2 und 3 dargestellte Zuganker 1 gleich ausgebildet und funktioniert in gleicher Weise wie der Zuganker 1 aus Figur 1. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird hinsichtlich der Erläuterung der Figuren 2 und 3 auf die obigen Ausführungen zu Figur 1 verwiesen.

Claims (8)

  1. Befestigungsanordnung mit einem Zuganker (1) in einem Bohrloch (8) in einem Ankergrund (9), wobei der Zuganker (1) ein seilartiges Zugelement (2) und einen am Zugelement (2) angebrachtes Ankerelement (3, 4) aufweist, und wobei mit Abstand vom Ankerelement (3, 4) ein Querlastelement (6) auf dem Zugelement (2) angeordnet ist, das eine Berührung einer Bohrlochwandung mit dem Zugelement (2) vermeidet, dadurch gekennzeichnet, dass das Querlastelement (6) in der Bohrlochmündung angeordnet ist.
  2. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (2) eine Litze ist.
  3. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (2) unter Bildung einer Befestigungsschlaufe (10) doppelt gelegt ist.
  4. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerelement durch einen Spreizkörper (3) und ein Spreizelement (4), das durch Zug am Zugelement (2) vom Spreizkörper (3) aufgespreizt wird, gebildet wird.
  5. Befestigungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizkörper (3) konisch, pyramidenförmig oder keilförmig ist.
  6. Befestigungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizelement (4) hülsenförmig ist.
  7. Befestigurtgsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Querlastelement (6) ein Gewinde (7) aufweist.
  8. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Querlastelement (6) einen um mindestens 1,2-fach größeren Durchmesser hat als das Ankerelement (3, 4).
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