EP2146050A2 - Setzverfahren eines selbstbohrenden, chemisch verankerbaren Befestigungselementes - Google Patents

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EP2146050A2
EP2146050A2 EP09163554A EP09163554A EP2146050A2 EP 2146050 A2 EP2146050 A2 EP 2146050A2 EP 09163554 A EP09163554 A EP 09163554A EP 09163554 A EP09163554 A EP 09163554A EP 2146050 A2 EP2146050 A2 EP 2146050A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shaft
thread
fastener
drilling
adapter element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09163554A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Bayerl
James Burton
Kay Heemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP2146050A2 publication Critical patent/EP2146050A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D20/00—Setting anchoring-bolts
    • E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
    • E21D20/025—Grouting with organic components, e.g. resin
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK 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
    • E21D21/004—Bolts held in the borehole by friction all along their length, without additional fixing means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK 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
    • E21D21/0053—Anchoring-bolts in the form of lost drilling rods
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK 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 invention relates to a setting method using a self-drilling, chemically anchored fastener, in particular for mining and tunneling, wherein the fastener has a shaft with a receiving space for a provided in the fastener curable composition, with a drill head at a first end of the shaft and with a at least partially provided thread-like outer profiling on a second end of the shaft, and using an arrangeable at the second end of the shaft adapter element, which is arranged on the outside attacking means for a rotary tool holder of an application drilling device and a complementary to the thread-like outer profiling on the shaft having trained thread-like inner profiling. Furthermore, the invention relates to a further development of the fastening element for the setting method according to the invention and to a method for producing the fastening element.
  • Such self-drilling fasteners are also referred to as chemical compound anchors or rock anchors.
  • Such fasteners and the setting of the same suitable drilling equipment with rotary tool holders and their use in mining and tunneling are known in the art for a long time.
  • the fasteners are primarily used to stabilize walls in cavities, such as tunnels, galleries or the like. When creating cavities, the mechanical properties and in particular the load-bearing capacity of the rock strata are reduced.
  • These mountain layers are anchored by means of fasteners to more distant, undamaged mountain layers and secured to this.
  • a self-drilling, chemically anchored fastener for mining and tunneling known, which has a hollow cylindrical shaft.
  • the hollow cylindrical shaft serves as a drill pipe on the one hand and on the other hand forms a receiving space for a hardenable mass provided in the fastening element.
  • a drill head is provided at a first end of the shaft.
  • the shaft is provided over its entire longitudinal extent with a trapezoidal thread as a thread-like outer profile, so that it extends from the first end to the second, the first end opposite end of the shaft.
  • an adapter element is provided at the second end of the shaft, which has an externally arranged engagement means for a rotary tool holder of a drilling tool used as well as a thread-like inner profiling formed on the shaft complementary to the trapezoidal thread.
  • the adapter element is provided with a predetermined breaking point and has a stop which prevents a displacement of at least a portion of the adapter element in the direction of the first end of the shaft during the drilling operation.
  • the adapter element is screwed onto the second end of the shaft and then coupled to the drill coming to be used via its tool holder with the adapter element. Then the self-drilling fastener is rotated with low torque and high speed via the adapter element in rotation and created a hole in the ground.
  • the curable composition located in the receiving space is discharged from the fastener by means of a squeezing device, wherein the mass exits through openings in the region of the first end of the shaft and / or the drill head in the space between the shaft outer side and the borehole wall ,
  • a high torque at low speed of the drill is applied to the adapter element until it breaks at the predetermined breaking point.
  • For biasing the fastener of the now freely rotatable portion of the adapter element is moved in the direction of the first end of the shaft.
  • the adapter element may break during the drilling process. If this rare case occurs, the drill must uncoupled, a new adapter element disposed at the free end of the shaft and the drill again be coupled to the adapter element, so that the drilling process can be completed.
  • the set fixing element which is already chemically anchored in the subsurface can no longer be directly prestressed. Furthermore, a drill is required for setting the fastener whose motor control allows at least two speeds of the engine.
  • the object of the invention is therefore to provide a setting method using a fastener set forth above, in which the handling and reliability are even better. Furthermore, the object of the invention is to improve the known fastening element such that it can be placed even more advantageously with the setting method according to the invention.
  • Drilling be unusable and further can not occur in a material fracture loose parts of the adapter element in the gap between the shaft and the borehole wall or even penetrate into the fastener itself, which could possibly adversely affect the anchorage.
  • a maximum torque can be applied to the fastening element during drilling of the borehole, which is advantageous in particular for hard substrates for drilling progress.
  • all conventional drills especially those used in underground mining, can be used with the setting method according to the invention.
  • the hardenable mass is applied, for example, hydraulically, pneumatically or mechanically from the fastener.
  • the extrusion device is integrated directly in the drill.
  • the degree of preload is easily adjustable by adjustments to the drill. There is thus no longer any need to provide the user with different types of adapter elements with differently designed predetermined breaking points for this purpose.
  • a stop for the adapter element is provided at the second end of the shaft, which prevents unwanted unscrewing of the adapter element from the second end of the shaft during the drilling process.
  • the stop is formed for example by a separate element, which is arranged after the arrangement of the adapter element at the second end of the shaft thereto.
  • this stop is formed by a fastening means, such as a penetrating radially through the adapter element into the shaft pin, which breaks when a certain torque is applied.
  • at least one adhesive point or a soldering point is provided, which temporarily fixes the adapter element to the shaft of the fastening element.
  • a drilling machine with a constant-displacement motor is used for drilling and for prestressing, since in the setting method according to the invention, there is no longer any need for a drilling device with an adjusting motor. Nevertheless, the setting method according to the invention can continue to be carried out with such a drill. In the inventive setting method can be easily optimized by appropriate settings of the motor drilling performance and the generated bias.
  • a constant-speed motor is understood to mean a motor which essentially provides only one rotational speed. In a hydraulic motor, this has a constant displacement volume. In an adjusting motor arbitrary rotational speeds are adjustable, since this has a variable displacement volume.
  • the thread-like outer profile is provided at the second end of the shaft with a direction corresponding to the second direction of rotation. During the drilling process unintentional unscrewing of the adapter element is prevented. If the fastener is rotated in the opposite direction instead of in the intended direction of rotation for drilling the borehole, the adapter element will screw in the direction of the second end of the shaft.
  • the fastening element according to the invention has a further thread-like outer profiling, which runs opposite in the direction of the first rotational direction and opposite to the outer profiling, which is thread-like starting from the second end of the shaft. This ensures a simple setting of the fastener.
  • the slope of the extending from the second end of the shaft thread-like outer profile is shallower than the pitch of the other thread-like outer profile, resulting in several revolutions z.
  • an adapter element or a nut member allows the application of a high biasing force.
  • the gradient of the thread-like outer profiling extending from the second end of the shank is formed steeper than the pitch of the further thread-like outer profiling in an alternative embodiment of the fastening element. With a few turns z. As an adapter element or a nut member this is screwed to rest on the ground or with a few turns of the same a biasing force applied.
  • FIGS. 1 to 3 the inventive setting method is shown in three steps.
  • a self-drilling, chemically anchorable fastener 11 which has a hollow cylindrical shaft 12 with an inner tube 13, which has a receiving space 14 for a provided in the fastener 11, hardenable mass 15, a drill head 16 at a first end 17 of the shaft 12 and a partially provided external thread as thread-like outer profiling 19 at a second end 18 of the shaft 12 has.
  • the thread-like outer profiling 19 at the second end 18 of the shaft 12 has a course direction which corresponds to the second direction of rotation.
  • the hardenable mass 15 packed in a foil bag in the inner tube 13 is provided. Furthermore, a mixing device 21 is provided between the front end of the film bag and the first end 17 of the shaft 12. Between the rear end of the film bag and the second end 18 of the shaft 12, a squeezing piston 22 in the inner tube 13 is arranged.
  • an adapter element 31 is used at the second end 18 of the shaft 12, which has an externally arranged polygonal configuration as engagement means 32 for a rotary tool receptacle 42 of a drill rig 41 and a complement to the thread-like outer profiling 19 formed on the shaft 12 Internal thread as thread-like inner profiling 33 has.
  • a stop 36 here a separate element, is provided for the adapter element 31.
  • the drill 41 has a constant motor 43. With the drill 41, the fastener 11 can drill into the ground 6 and then bias the fastener 11. Furthermore, the drill 41 has a squeezing device for discharging the mass 15 located in the fastening element 11.
  • the squeezing is in this embodiment with water under High pressure actuated and has a Zuglassnase 46, which penetrates in the coupled state of the fastener on the drill 41 in the inner tube 13 sealingly.
  • the drill 41 is coupled to the adapter element 31, wherein this is received in the tool holder 42 of the drill 41 for transmitting a torque generated by the motor 43 of the drill 41.
  • the fastening element 11 is offset via the adapter element 31 of the drill 41 in a first direction of rotation R1, wherein a borehole 7 is drilled in the ground 6 (see Fig. 1 ).
  • the transmission of the torque from the drill 41 is interrupted on the fastener 11.
  • water is directed under high pressure onto the extrusion piston 22, which shifts toward the first end 17 of the shaft 12 and thereby expels the hardenable mass 15 in the receiving space 14 from the fastening element 11 (see FIG Fig. 2 ).
  • the mass 15 passes through openings in the region of the first end 17 of the shaft 12 and / or the drill head 16 in the gap 8 between the outside of the shaft 12 and the wall of the borehole 7.
  • the adapter element 31 is again rotated by means of the drill 41 for biasing the fastener 11, wherein by means of rotation reversal of the motor 43 this is moved in a second rotational direction R2, which is opposite to the first rotational direction R1 is.
  • the adapter element 31 is moved in the direction of the first end 17 of the shaft 12.
  • the fastening element 11 is prestressed to the desired dimension (see FIG Fig. 3 ).
  • FIG. 4 illustrated self-drilling, chemically anchorable fastener 51 has a shaft 52 having a receiving space 54 for a provided in the fastener 51 curable mass 55, with a drill head 56 at a first end 57 of the Shaft 52 on.
  • a first external thread is provided in regions as a thread-like outer profiling 59.
  • a second external thread is provided as a further thread-like outer profiling 60 up to the first external thread, which runs opposite to the first thread-like outer profiling 59.
  • the pitch of the thread-like outer profile 59 extending from the second end 58 of the shaft 52 is shallower than the pitch of the further thread-like outer profile 60.

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Abstract

Ein Setzverfahren unter Verwendung eines Befestigungselementes (11), das einen Schaft (12) mit einem Aufnahmeraum (14) für eine aushärtbare Masse (15), einen Bohrkopf (16) an einem ersten Ende (17) des Schafts (12) und mit einer bereichsweise vorgesehenen Aussenprofilierung (19) an einem zweiten Ende (18) des Schafts (12) aufweist, sowie unter Verwendung eines an dem zweiten Ende (18) des Schafts (12) angeordneten Adapterelements (31), das ein aussenseitig angeordnetes Angriffsmittel (32) für eine Dreh-Werkzeugaufnahme (42) eines Bohrgerätes (41) sowie eine komplementär zu der Aussenprofilierung (19) am Schaft (12) ausgebildete Innenprofilierung (33) aufweist, umfasst die Schritte: - Anordnen des Adapterelements (31) am zweiten Ende (18) des Schafts (12) des Befestigungselements (11); - Kuppeln des Bohrgerätes (41) mit dem Adapterelement (31); - Bohren eines Bohrlochs (7) in den Untergrund (6) mittels des selbstbohrenden Befestigungselements (11) unter Rotation des Befestigungselements (11) in eine erste Rotationsrichtung (R1); - Ausbringen der sich in dem Aufnahmeraum (14) befindlichen aushärtbaren Masse (15) aus dem Befestigungselement (11) mittels einer Auspresseinrichtung; und - Vorspannen des Befestigungselements (11) nach dem zumindest teilweisen Aushärten der ausgebrachten aushärtbaren Masse (15) durch Rotation des Adapterelements (31) in eine zweite, der ersten Rotationsrichtung (R1) entgegengesetzten Rotationsrichtung (R2), wobei zumindest ein Abschnitt des Adapterelements (31) in Richtung des ersten Endes (17) des Schafts (12) bewegt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Setzverfahren unter Verwendung eines selbstbohrenden, chemisch verankerbaren Befestigungselementes, insbesondere für den Berg- und Tunnelbau, wobei das Befestigungselement einen Schaft mit einem Aufnahmeraum für eine im Befestigungselement vorgesehene aushärtbare Masse, mit einem Bohrkopf an einem ersten Ende des Schafts und mit einer zumindest bereichsweise vorgesehenen gewindeähnlichen Aussenprofilierung an einem zweiten Ende des Schafts aufweist, sowie unter Verwendung eines an dem zweiten Ende des Schafts anordnenbaren Adapterelementes, das ein aussenseitig angeordnetes Angriffsmittel für eine Dreh-Werkzeugaufnahme eines zur Anwendung gelangenden Bohrgerätes sowie eine komplementär zu der gewindeähnlichen Aussenprofilierung am Schaft ausgebildete gewindeähnliche Innenprofilierung aufweist. Weiter betrifft die Erfindung eine Weiterentwicklung des Befestigungselements für das erfindungsgemässe Setzverfahren sowie ein Verfahren zur Herstellung des Befestigungselements.
  • Derartige selbstbohrende Befestigungselemente werden auch als chemische Verbundanker oder Gebirgsanker bezeichnet. Derartige Befestigungselemente und die zum Setzen derselben geeigneten Bohrgeräte mit Dreh-Werkzeugaufnahmen sowie deren Verwendung im Berg- und Tunnelbau sind dem Fachmann seit langem bekannt. Die Befestigungselemente dienen in erster Linie zur Stabilisierung von Wandungen in Hohlräumen, wie Tunneln, Stollen oder dergleichen. Bei der Erstellung von Hohlräumen werden die mechanischen Eigenschaften und insbesondere die Tragfähigkeit der Gebirgsschichten vermindert. Diese Gebirgsschichten werden mittels der Befestigungselemente an weiter entfernte, unbeschädigte Gebirgsschichten verankert und so an diesen gesichert.
  • Aus der DE 103 36 040 A1 ist ein selbstbohrendes, chemisch verankerbares Befestigungselement für den Berg- und Tunnelbau bekannt, das einen hohlzylindrischen Schaft aufweist. Der hohlzylindrische Schaft dient einerseits als Bohrgestänge und bildet andererseits einen Aufnahmeraum für eine im Befestigungselement vorgesehene aushärtbare Masse aus. An einem ersten Ende des Schafts ist ein Bohrkopf vorgesehen. Der Schaft ist über dessen gesamte Längserstreckung mit einem Trapezgewinde als gewindeähnliche Aussenprofilierung versehen, so dass sich diese vom ersten Ende bis zum zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende des Schafts erstreckt. Weiter ist ein Adapterelement an dem zweiten Ende des Schafts vorgesehen, das ein aussenseitig angeordnetes Angriffsmittel für eine Dreh-Werkzeugaufnahme eines zur Anwendung gelangenden Bohrgerätes sowie eine komplementär zu dem Trapezgewinde am Schaft ausgebildete gewindeähnliche Innenprofilierung aufweist. In einer Ausführungsform ist das Adapterelement mit einer Sollbruchstelle versehen und weist einen Anschlag auf, der während dem Bohrvorgang ein Versetzen zumindest eines Abschnitts des Adapterelements in Richtung des ersten Endes des Schafts verhindert.
  • Zum Setzen des Befestigungselements gemäss der DE 103 36 040 A1 wird das Adapterelement auf das zweite Ende des Schafts aufgeschraubt und anschliessend das zur Anwendung kommende Bohrgerät über seine Werkzeugaufnahme mit dem Adapterelement gekoppelt. Dann wird das selbstbohrende Befestigungselement mit einem geringen Drehmoment und hoher Drehzahl über das Adapterelement in Rotation versetzt und ein Bohrloch in den Untergrund erstellt. Nach dem Erreichen der gewünschten Bohrlochtiefe wird die sich in dem Aufnahmeraum befindliche aushärtbare Masse mittels einer Auspresseinrichtung aus dem Befestigungselement ausgebracht, wobei die Masse durch Öffnungen im Bereich des ersten Endes des Schafts und/oder des Bohrkopfs in den Zwischenraum zwischen der Schaftaussenseite und der Bohrlochwandung austritt. Nach dem die ausgebrachte aushärtbare Masse zumindest teilweise ausgehärtet ist, wird mittels des Bohrgerätes nochmals ein hohes Drehmoment mit geringer Drehzahl des Bohrgerätes auf das Adapterelement aufgebracht, bis dieses an der Sollbruchstelle bricht. Zum Vorspannen des Befestigungselements wird der nun frei drehbare Abschnitt des Adapterelements in Richtung des ersten Endes des Schafts bewegt.
  • Ein derartiges Befestigungselement sowie das zugehörige Setzverfahren zeichnen sich durch die einfache Handbarkeit aus, weshalb sich das Befestigungselement gemäss der DE 103 36 040 A1 in der Praxis bewährt hat.
  • In einzelnen Fällen, z. B. je nach Art des Untergrundes, kann das Adapterelement bereits während dem Bohrvorgang brechen. Tritt dieser seltene Fall auf, muss das Bohrgerät abgekoppelt, ein neues Adapterelement am freien Ende des Schafts angeordnet und das Bohrgerät erneut wieder mit dem Adapterelement gekoppelt werden, damit der Bohrvorgang beendigt werden kann.
  • Kann mit dem zur Anwendung kommenden Bohrgerät nicht ein für das Brechen der Sollbruchstelle ausreichendes Drehmoment auf das Adapterelement aufgebracht werden, ist das gesetzte und bereits im Untergrund chemisch verankerte Befestigungselement nicht mehr direkt vorspannbar. Des Weiteren wird für das Setzen des Befestigungselements ein Bohrgerät benötigt, dessen Motorsteuerung zumindest zwei Geschwindigkeiten des Motors ermöglicht.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Setzverfahren unter Verwendung eines zuvor dargelegten Befestigungselements zu schaffen, bei dem das Handling sowie die Zuverlässigkeit noch besser sind. Weiter ist die Aufgabe der Erfindung das bekannte Befestigungselement derart zu verbessern, dass dieses noch vorteilhafter mit dem erfindungsgemässen Setzverfahren setzbar ist.
  • Die Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
  • Gemäss der Erfindung umfasst das Setzverfahren die Schritte:
    • Anordnen des Adapterelements am zweiten Ende des Schafts des Befestigungselements;
    • Kuppeln des Bohrgerätes mit dem Adapterelement;
    • Bohren eines Bohrlochs in den Untergrund mittels des selbstbohrenden Befestigungselements unter Rotation des Befestigungselements in eine erste Rotationsrichtung;
    • Ausbringen der sich in dem Aufnahmeraum befindlichen aushärtbaren Masse aus dem Befestigungselement mittels einer Auspresseinrichtung; und
    • Vorspannen des Befestigungselements nach dem zumindest teilweisen Aushärten der ausgebrachten aushärtbaren Masse durch Rotation des Adapterelements in eine zweite, der ersten Rotationsrichtung entgegengesetzten Rotationsrichtung, wobei zumindest ein Abschnitt des Adapterelements in Richtung des ersten Endes des Schafts bewegt wird.
  • Da für das Vorspannen des Befestigungselements ein Brechen des Adapterelements unter einer bestimmten Last nicht mehr erforderlich ist, kann dieses nicht vor der Beendigung des
  • Bohrvorgangs unbrauchbar werden und des Weiteren können keine bei einem Materialbruch anfallende lose Teile des Adapterelements in den Spalt zwischen dem Schaft und der Bohrlochwandung oder gar in das Befestigungselement selbst eindringen, welche gegebenenfalls die Verankerung nachteilig beeinflussen könnten.
  • Bei dem erfindungsgemässen Setzverfahren kann während dem Bohren des Bohrlochs ein maximales Drehmoment auf das Befestigungselement aufgebracht werden, was insbesondere bei harten Untergründen für den Bohrfortschritt vorteilhaft ist. Zudem lassen sich alle herkömmlichen, insbesondere im Untertagebau zur Anwendung kommenden Bohrgeräte mit dem erfindungsgemässen Setzverfahren verwenden.
  • Die aushärtbare Masse wird beispielsweise hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch aus dem Befestigungselement ausgebracht. Vorteilhaft ist die Auspresseinrichtung direkt im Bohrgerät integriert.
  • Der Grad der Vorspannung ist einfach durch Einstellungen am Bohrgerät anpassbar. Es besteht somit kein Erfordernis mehr, zu diesem Zweck unterschiedliche Arten von Adapterelementen mit verschieden ausgebildeten Sollbruchstellen dem Anwender zur Verfügung zu stellen.
  • Vorzugsweise wird ein Anschlag für das Adapterelement am zweiten Ende des Schafts vorgesehen, welcher beim Bohrvorgang ein unerwünschtes Abschrauben des Adapterelementes vom zweiten Ende des Schafts verhindert. Der Anschlag ist beispielsweise durch ein separates Element gebildet, welches nach der Anordnung des Adapterelementes am zweiten Ende des Schafts an diesem angeordnet wird. Vorteilhaft wird dieser Anschlag von einem Befestigungsmittel, wie beispielsweise von einem radial durch das Adapterelement in den Schaft eindringenden Stift gebildet, der bei Aufbringen eines bestimmten Drehmomentes bricht. Alternativ wird zumindest ein Klebepunkt oder ein Lötpunkt vorgesehen, der das Adapterelement temporär an dem Schaft des Befestigungselements fixiert.
  • Bevorzugt wird zum Bohren und zum Vorspannen ein Bohrgerät mit einem Konstantmotor verwendet, da beim erfindungsgemässen Setzverfahren kein Erfordernis für ein Bohrgerät mit einem Verstellmotor mehr gegeben ist. Trotzdem kann das erfindungsgemässe Setzverfahren auch weiterhin mit einem derartigen Bohrgerät ausgeführt werden. Bei dem erfindungsgemässen Setzverfahren lassen sich durch entsprechende Einstellungen des Motors die Bohrleistung und die erzeugte Vorspannung einfach optimieren.
  • Unter einem Konstantmotor wird ein Motor verstanden, der im Wesentlichen nur eine Drehgeschwindigkeit zur Verfügung stellt. Bei einem Hydromotor weist dieser ein konstantes Verdrängungsvolumen auf. Bei einem Verstellmotor sind beliebige Drehgeschwindigkeiten einstellbar, da dieser ein veränderbares Verdrängungsvolumen aufweist.
  • Vorzugsweise wird die gewindeähnliche Aussenprofilierung an dem zweiten Ende des Schafts mit einer Verlaufsrichtung versehen, die der zweiten Rotationsrichtung entspricht. Während dem Bohrvorgang wird ein unabsichtliches Abschrauben des Adapterelementes verhindert. Wird das Befestigungselement anstelle in die vorgesehene Rotationsrichtung zum Bohren des Bohrlochs in die entgegengesetzte Richtung rotiert, schraubt sich das Adapterelement in Richtung des zweiten Endes des Schafts.
  • Das erfindungsgemässe Befestigungselement weist ausgehend vom ersten Ende des Schafts eine weitere gewindeähnliche Aussenprofilierung, die in Richtung der ersten Rotationsrichtung und gegenüber der ausgehend vom zweiten Ende des Schafts gewindeähnlichen Aussenprofilierung entgegengesetzt verläuft. Damit wird ein einfaches Setzen des Befestigungselements gewährleistet.
  • Vorzugsweise ist die Steigung der ausgehend vom zweiten Ende des Schafts verlaufenden gewindeähnlichen Aussenprofilierung flacher als die Steigung der weiteren gewindeähnlichen Aussenprofilierung, was mit mehreren Umdrehungen z. B. eines Adapterelementes oder eines Mutterelementes das Aufbringen einer hohen Vorspannkraft ermöglicht.
  • Ist die Grösse der Vorspannkraft sekundär und wird ein besonders schneller Setzvorgang angestrebt, wird in einer alternativen Ausführung des Befestigungselementes die Steigung der ausgehend vom zweiten Ende des Schafts verlaufenden gewindeähnlichen Aussenprofilierung steiler als die Steigung der weiteren gewindeähnlichen Aussenprofilierung ausgebildet. Mit wenigen Umdrehungen z. B. eines Adapterelementes oder eines Mutterelementes ist dieses bis zur Anlage am Untergrund aufschraubbar beziehungsweise ist mit wenigen Umdrehungen desselben eine Vorspannkraft aufbringbar.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    Das Befestigungselement beim Bohrvorgang im Längsschnitt;
    Fig. 2
    das Befestigungselement beim Auspressvorgang im Längsschnitt;
    Fig. 3
    das Befestigungselement beim Vorspannvorgang im Längsschnitt; und
    Fig. 4
    ein erfindungsgemässes Befestigungselement in Seitenansicht.
  • Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In den Figuren 1 bis 3 ist das erfindungsgemässe Setzverfahren in drei Einzelschritten dargestellt.
  • Für das Setzverfahren wird ein selbstbohrendes, chemisch verankerbares Befestigungselement 11 verwendet, das einen hohlzylindrischen Schaft 12 mit einem Innenrohr 13, das einen Aufnahmeraum 14 für eine im Befestigungselement 11 vorgesehene aushärtbare Masse 15 aufweist, einen Bohrkopf 16 an einem ersten Ende 17 des Schafts 12 und ein bereichsweise vorgesehenes Aussengewinde als gewindeähnliche Aussenprofilierung 19 an einem zweiten Ende 18 des Schafts 12 aufweist. Die gewindeähnliche Aussenprofilierung 19 am zweiten Ende 18 des Schafts 12 weist eine Verlaufsrichtung auf, die der zweiten Rotationsrichtung entspricht.
  • Für eine vorteilhafte Lagerhaltung des Befestigungselements 11 ist die aushärtbare Masse 15 in einem Folienbeutel verpackt in dem Innenrohr 13 vorgesehen. Des Weiteren ist zwischen dem vorderen Ende des Folienbeutels und dem ersten Ende 17 des Schafts 12 eine Mischeinrichtung 21 vorgesehen. Zwischen dem hinteren Ende des Folienbeutels und dem zweiten Ende 18 des Schafts 12 ist ein Auspresskolben 22 im Innenrohr 13 angeordnet.
  • Weiter wird bei dem Setzverfahren ein an dem zweiten Ende 18 des Schafts 12 Adapterelement 31 verwendet, das eine aussenseitig angeordnete Mehrkantausbildung als Angriffsmittel 32 für eine Dreh-Werkzeugaufnahme 42 eines zur Anwendung gelangenden Bohrgerätes 41 sowie eine komplementär zu der gewindeähnlichen Aussenprofilierung 19 am Schaft 12 ausgebildetes Innengewinde als gewindeähnliche Innenprofilierung 33 aufweist.
  • Nach der Anordnung des Adapterelements 31 am zweiten Ende 18 des Schafts 12 wird ein Anschlag 36, hier ein separates Element, für das Adapterelement 31 vorgesehen.
  • Das Bohrgerät 41 weist einen Konstantmotor 43 auf. Mit dem Bohrgerät 41 lässt sich das Befestigungselement 11 in den Untergrund 6 bohren und anschliessend das Befestigungselement 11 vorspannen. Weiter weist das Bohrgerät 41 eine Auspresseinrichtung zum Ausbringen der im Befestigungselement 11 befindlichen Masse 15 auf. Die Auspresseinrichtung wird in diesem Ausführungsbeispiel mit Wasser unter Hochdruck betätigt und weist eine Zuführnase 46 auf, welche im angekuppelten Zustand des Befestigungselements am Bohrgerät 41 in dessen Innenrohr 13 dichtend eindringt.
  • Das erfindungsgemässe Setzverfahren umfasst die folgenden Schritte:
    • Zuerst wird das Adapterelement 31 am zweiten Ende 18 des Schafts 12 des Befestigungselements 11 durch Aufschrauben an diesem angeordnet.
  • Dann wird das Bohrgerät 41 mit dem Adapterelement 31 gekuppelt, wobei dieses in der Werkzeugaufnahme 42 des Bohrgerätes 41 zur Übertragung einer vom Motor 43 des Bohrgerätes 41 erzeugten Drehmomentes aufgenommen wird.
  • Anschliessend wird das Befestigungselement 11 über das Adapterelement 31 von dem Bohrgerät 41 in eine erste Rotationsrichtung R1 versetzt, wobei ein Bohrloch 7 in den Untergrund 6 gebohrt wird (siehe Fig. 1).
  • Nach Erreichen der gewünschten Bohrtiefe T wird die Übertragung des Drehmomentes vom Bohrgerät 41 auf das Befestigungselement 11 unterbrochen. Durch die Zuführnase 46 der Auspresseineinrichtung hindurch wird Wasser unter Hochdruck auf den Auspresskolben 22 gelenkt, welcher sich in Richtung des ersten Endes 17 des Schafts 12 verschiebt und dabei die sich im Aufnahmeraum 14 befindlichen aushärtbaren Masse 15 aus dem Befestigungselement 11 ausbringt (siehe Fig. 2). Dabei tritt die Masse 15 durch Öffnungen im Bereich des ersten Endes 17 des Schafts 12 und/oder des Bohrkopfs 16 in den Zwischenraum 8 zwischen der Aussenseite des Schafts 12 und der Wandung des Bohrlochs 7 aus.
  • Nachdem die ausgebrachte aushärtbare Masse 15 zumindest teilweise ausgehärtet ist, wird zum Vorspannen des Befestigungselements 11 das Adapterelement 31 nochmals mittels des Bohrgerätes 41 in Rotation versetzt, wobei mittels Drehumkehr des Motors 43 dieses in eine zweite Rotationsrichtung R2 bewegt wird, die entgegengesetzt zu der ersten Rotationsrichtung R1 ist. Dabei wird das Adapterelement 31 in Richtung des ersten Endes 17 des Schafts 12 bewegt. Sobald das Adapterelement 31 an der Oberfläche 9 des Untergrundes 6 anliegt, wird bei weiterer Drehung des Adapterelements 31 in der zweiten Rotationsrichtung R2 das Befestigungselement 11 auf das gewünschte Mass vorgespannt (siehe Fig. 3).
  • Das in Figur 4 dargestellte selbstbohrende, chemisch verankerbare Befestigungselement 51 weist einen Schaft 52 mit einem Aufnahmeraum 54 für eine im Befestigungselement 51 vorgesehene aushärtbare Masse 55, mit einem Bohrkopf 56 an einem ersten Ende 57 des Schafts 52 auf. Ausgehend vom zweiten Ende 58 des Schafts 52 ist bereichsweise ein erstes Aussengewinde als gewindeähnliche Aussenprofilierung 59 vorgesehen. Ausgehend vom ersten Ende 57 des Schafts 52 ist bis zum ersten Aussengewinde ein zweites Aussengwinde als weitere gewindeähnliche Aussenprofilierung 60 vorgesehen, welche entgegengesetzt zu der ersten gewindeähnlichen Aussenprofilierung 59 verläuft. Die Steigung der ausgehend vom zweiten Ende 58 des Schafts 52 verlaufenden gewindeähnlichen Aussenprofilierung 59 ist flacher als die Steigung der weiteren gewindeähnlichen Aussenprofilierung 60.

Claims (6)

  1. Setzverfahren unter Verwendung eines selbstbohrenden, chemisch verankerbaren Befestigungselementes (11; 51), das einen Schaft (12; 52) mit einem Aufnahmeraum (14; 54) für eine im Befestigungselement (11; 51) vorgesehene aushärtbare Masse (15; 55), mit einem Bohrkopf (16; 56) an einem ersten Ende (17; 57) des Schafts (12; 52) und mit einer zumindest bereichsweise vorgesehenen gewindeähnlichen Aussenprofilierung (19; 59) an einem zweiten Ende (18; 58) des Schafts (12; 52) aufweist, sowie
    unter Verwendung eines an dem zweiten Ende (18; 58) des Schafts (12; 52) anordnenbaren Adapterelements (31), das ein aussenseitig angeordnetes Angriffsmittel (32) für eine Dreh-Werkzeugaufnahme (42) eines zur Anwendung gelangenden Bohrgerätes (41) sowie eine komplementär zu der gewindeähnlichen Aussenprofilierung (19; 59) am Schaft (12; 52) ausgebildete gewindeähnliche Innenprofilierung (33) aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte:
    - Anordnen des Adapterelements (31) am zweiten Ende (18; 58) des Schafts (12; 52) des Befestigungselements (11; 51);
    - Kuppeln des Bohrgerätes (41) mit dem Adapterelement (31);
    - Bohren eines Bohrlochs (7) in den Untergrund (6) mittels des selbstbohrenden Befestigungselements (11; 51) unter Rotation des Befestigungselements (11; 51) in eine erste Rotationsrichtung (R1);
    - Ausbringen der sich in dem Aufnahmeraum (14; 54) befindlichen aushärtbaren Masse (15; 55) aus dem Befestigungselement (11; 51) mittels einer Auspresseinrichtung; und
    - Vorspannen des Befestigungselements (11; 51) nach dem zumindest teilweisen Aushärten der ausgebrachten aushärtbaren Masse (15; 55) durch Rotation des Adapterelements (31) in eine zweite, der ersten Rotationsrichtung (R1) entgegengesetzten Rotationsrichtung (R2), wobei zumindest ein Abschnitt des Adapterelements (31) in Richtung des ersten Endes (17; 57) des Schafts (12; 52) bewegt wird.
  2. Setzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlag (36) für das Adapterelement (31) am zweiten Ende (18) des Schafts (12) vorgesehen wird.
  3. Setzverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bohren und zum Vorspannen ein Bohrgerät (41) mit einem Konstantmotor (43) verwendet wird.
  4. Setzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gewindeähnliche Aussenprofilierung (19; 59) an dem zweiten Ende (18; 58) des Schafts (12; 52) mit einer Verlaufsrichtung versehen wird, die der zweiten Rotationsrichtung (R2) entspricht.
  5. Befestigungselement zur Durchführung des Setzverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das einen Schaft (52) mit einem Aufnahmeraum (54) für eine im Befestigungselement (51) vorgesehene aushärtbare Masse (55), mit einem Bohrkopf (56) an einem ersten Ende (57) des Schafts (52) und mit einer zumindest bereichsweise vorgesehenen gewindeähnlichen Aussenprofilierung (59) an einem zweiten Ende (58) des Schafts (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend vom ersten Ende (57) des Schafts (12) eine weitere gewindeähnliche Aussenprofilierung (60) vorgesehen ist, die in Richtung der ersten Rotationsrichtung (R1) verläuft, und die ausgehend vom zweiten Ende (58) des Schafts (52) gewindeähnliche Aussenprofilierung (59) entgegengesetzt der weiteren gewindeähnlichen Aussenprofilierung (60) verläuft.
  6. Befestigungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der vom zweiten Ende (58) des Schafts (52) ausgehenden gewindeähnlichen Aussenprofilierung (59) flacher als die Steigung der weiteren gewindeähnlichen Aussenprofilierung (60) ist.
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