EP3336258A1 - Endverankerung für einen boden- und/oder felsanker - Google Patents

Abstract

Die Endverankerung für einen Boden- und/oder Felsanker umfasst ein Zugglied (2) aus mindestens einer Spannlitze (12). Deren Drähte (13) sind zu einem Stauchkopf (6) als Ende aufgetaucht, der an einer Ankerplatte (5) gehalten ist.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Endverankerung für einen Boden- und/oder Felsanker, welche ein Zugglied aus mindestens einer Spannlitze umfasst.
• Vorteilhafterweise ist das Zugglied in der Endverankerung möglichst schlupffrei verankert, damit bei den Verschiebungsmessungen bei Ankerversuchen und Spannproben zur Bestimmung und Kontrolle der Tragfähigkeit des Baugrundes keine Vermischung von Reaktionen des Baugrundes und Schlupf in der Endverankerung stattfindet.
• Für Endverankerungen ist es bekannt, die Spannlitzen rein mechanisch mit Klemmkeilen oder mit Presshülsen auf einer Verankerungsplatte zu verankern. Diese Verankerung ist jedoch wegen dem Platzbedarf der Verankerungsplatte, in der die Klemmkeile festsitzen bzw. die Presshülsen aufstehen, ungünstig, da der Durchmesser des Bohrloches gegenüber den gängigen Durchmessern wie sie bei normalen Verpressankern ohne Druckrohr verwendet werden, vergrössert werden muss, was zu erheblichen Mehrkosten führt.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Endverankerung für einen Boden- und/oder Felsanker mit einem kompakten Aufbau vorzuschlagen.
• Eine Endverankerung, die diese Aufgabe löst, ist in Anspruch 1 angegeben. Die weiteren Ansprüche geben bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Endverankerung an sowie einen Anker mit einer derartigen Endverankerung.
• Durch das Vorsehen eines gestauchten Spannlitzenendes kann die Endverankerung kompakt ausgestaltet werden. Es braucht daher nicht notwendigerweise ein Bohrloch vorgesehen zu werden, das einen Durchmesser im Übermass aufweist.
• Die Erfindung wird weiter an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

einen Längsschnitt durch die Endverankerung;

Fig. 2

den Schnitt A - A aus Fig. 1;

Fig. 3

den Stauchkopf am Litzenende im Detail;

Fig. 4

den Schnitt B - B durch die Spannstahllitze aus Fig. 3;

Fig. 5

den Schnitt C - C durch den Stauchkopf aus Fig.3 ohne Verfüllung; und

Fig. 6

den Schnitt C - C durch den Stauchkopf aus Fig.3 mit Verfüllung.

• Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Endverankerung 1, die sich z. B. auf ein Druckrohr eines Druckrohrankers oder allgemein auf ein Auflager 11 eines Fels- und/oder Bodenankers mittels einer Übertragungsplatte 3 abstützt. Das Zugglied 2 des Ankers ist aus Spannlitzen 12, beispielsweise Spannstahllitzen gebildet. Diese verlaufen durch Bohrungen in der Übertragungsplatte 3 hindurch, erstrecken sich dann entlang einer Verbundstrecke und gehen schliesslich durch Bohrungen in einer Ankerplatte 5 (nachfolgend auch "Endplatte" genannt) hindurch. Die Übertragungsplatte 3 weist eine Auflagefläche auf, welche am Auflager 11 anliegt. Die Spannlitzen 12 sind an ihren Enden mit Stauchköpfen 6 versehen, die sich auf die Endplatte 5 abstützen und mittels der Anpressplatte 10 an diese angedrückt werden. Zu diesem Zweck ist die Anpressplatte 10 an die Endplatte 5 festgeschraubt oder auf andere Weise mit dieser verbunden.
• Zwischen der Endplatte 5 und der Anpressplatte 10 sind die Stauchköpfe 6 durch den Verguss 8 umschnürt. Dieser ist beispielsweise aus einem Material auf Zement-, Kunststoff- und/oder Metallbasis gefertigt. Die Kräfte der Stauchköpfe 6 auf die Endplatte 5 werden über ein Stahlrohr 4, welches zwischen den Platten 3 und 5 angeordnet ist und das Zugglied 2 umgibt, auf die Übertragungsplatte 3 übertragen.
• Im Stahlrohr 4 zwischen der Endplatte 5 und der Übertragungsplatte 3 sind die Spannstahllitzen 12 des Zuggliedes 2 in einer Verfüllung 7, beispielsweise Vergussmörtel eingegossen, um durch Verbund über Mantelreibung an der Innenfläche des Stahlrohres 4 und Aufstauchung der Verfüllung 7 an der Übertragungsplatte 3 Kräfte aus dem Zugglied 2 auf die Übertragungsplatte 3 auf das Auflager 11 abzutragen. Zur Fertigung der Verfüllung 7 sind vielfältige Materialien denkbar, beispielsweise Zement-Wasser-Gemisch mit etwaiger Zugabe eines oder mehrerer Zusatzmittel, wie z. B. Treibmittel, Verflüssiger und Abbindebeschleuniger, Mörtel auf Kunststoffbasis, etc.
• Die in der Fig. 1 dargestellte Endverankerung ist für einen Rückbau des Zuggliedes 2 ausgelegt. Zu diesem Zweck ist eine Trennvorrichtung vorgesehen, um die Spannlitzen 12 bei Bedarf zu schwächen bzw. zu durchtrennen. Beispielsweise umfasst die Trennvorrichtung eine Induktionsspule 16, welche das Zugglied 2 umgibt und dieses beim Ausbau bis zu dessen Bruch induktiv erwärmt. Die Temperatur, die dazu nötig ist, kann unter dem Schmelzpunkt des Zuggliedes 2 gehalten werden, wenn dieses beim Erwärmungsvorgang genügend vorgespannt ist, typischerweise mit einer Kraft, die mindestens 10 %, bevorzugt mindestens 25 % und besonders bevorzugt mindestens 50 % der Bruchkraft des Zuggliedes 2 bei 0 Grad Celsius entspricht.
• Die Induktionsspule 16 ist näher zur Platte 3 als zur Platte 5 angeordnet, vorzugweise anschliessend zur Platte 3, und ist in der Verfüllung 7 eingegossen.
• Zum Bestromen der Induktionsspule 16 dient ein (nicht dargestellter) Frequenzumformer, beispielsweise ein statischer Frequenzumformer, der über ein entlang des Zuggliedes 12 verlaufendes Energieversorgungskabel 17 an die Induktionsspule 16 anschliessbar ist. Diese ist vorzugsweise durch eine Wicklung gebildet, die ein- oder mehrlagig ist und aus einem Kabel besteht. In Fig. 1 ist ersichtlich, dass das Energieversorgungskabel 17 durch eine Öffnung im Rohr 4 hindurchgeführt ist. Alternativ ist es denkbar, das Kabel 17 vom Innenraum des Auflagers 11 durch die Übertragungsplatte 3 hindurchzuführen.
• Vorzugsweise verläuft die Induktionsspule 16 beabstandet um das Zugglied 2, um so zu verhindern, dass die Hitze, welche im Zugglied 2 beim Erwärmungsvorgang entsteht, zu einem Schmelzen der elektrischen Isolation der Induktionsspule 16 und somit zu einem elektrischen Kurschluss führt. Die Induktionsspule 16 kann z. B. auf oder in einem Rohrstück angeordnet sein, durch welches hindurch das Zugglied 2 verläuft und welches in der Verfüllung 7 eingebettet ist.
• Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Verbundstrecke mit dem aus den Spannstahllitzen 12 bestehenden Zugglied 2, das über den Vergussmörtel 7 mit dem Stahlrohr 4 verbunden ist. Es sind hier vier Spannstahllitzen 12 gezeigt. Die Anzahl kann auch anders sein und eins, zwei oder mehr betragen. Ist die Anzahl grösser als eins, so sind vorzugsweise die Spannstahllitzen 12 symmetrisch um das Zentrum herum angeordnet, so dass in Umfangsrichtung gesehen jeweils der Winkel zwischen zwei benachbarten Stauchköpfen 6 gleich ist. Es ist auch denkbar, mindestens eine Spannlitze 12 im Zentrum vorzusehen und die restlichen, falls vorhanden, wie soeben erläutert, symmetrisch um das Zentrum herum anzuordnen.
• Im Weiteren sind hier für jede Litze 12 sieben Einzeldrähte 13 gezeigt. Diese Anzahl kann auch anders sein und zwei, drei oder mehr betragen. Der jeweilige Draht 13 der Litze 12 weist einen Vollquerschnitt auf. Vorzugweise weist die jeweilige Litze 12 im Zentrum einen Draht 13 als Seele auf, um welche Drähte 13 gewunden sind, deren jeweiliger Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Seele ist.
• Fig. 3 zeigt im Detail den Endbereich einer Spannstahllitze 12 der Endverankerung. Die Einzeldrähte13 der Spannstahllitze 12 sind im Stauchkopf 6 als gestauchte Einzeldrähte 14 mit den Zwischenräumen 15 durch den Verguss 9 verfüllt und durch den Verguss 8 umschnürt. Vorzugsweise ist der Verguss 9 aus demselben Material gefertigt wie der Verguss 8. Folgende Materialien sind für den Verguss 8 bzw. 9 geeignet:
• -- zementöser Vergussmörtel,
• -- Kunststoffvergussmörtel,
• -- metallischer Verguss, beispielsweise Flüssigmetall wie Wirelock^®.
• Die Anpressplatte 10 drückt den Stauchkopf 6 gegen die Endplatte 5, um ein allfälliges Spiel aufzuheben. Anschliessend an die Endplatte 5 verläuft die Spannstahllitze 12 im Stahlrohr 4 das mit dem Vergussmörtel 7 verfüllt ist.
• Zum Erzeugen eines aufgestauchten Endes eines einzelnen Drahtes ist das Verfahren nach Birkenmaier, Brandestini, Ros und Vogt bekannt (BBRV-Verfahren), vgl. CH 300 486. Dieses Verfahren lässt sich hier übertragen, um zur Verankerung eine Litze 12 mit einem Stauchkopf 6 als Ende zu erzeugen. Dabei wird bei der Herstellung das Ende einer Litze 12 im kalten Zustand mit einer Stauchmaschine aufgestaucht. Die Enden 14 der einzelnen Drähte 13 einer Litze 12 werden dabei gestaucht, so dass sie insgesamt einen Stauchkopf 6 bilden, dessen Durchmesser gegenüber dem Durchmesser der Litze 12 vergrössert ist. Der Stauchkopf 6 ist demnach ein integraler Bestandteil der Litze 12 und weist überraschenderweise eine hohe Tragkraft auf. Diese beträgt typischerweise mindestens 40 % der Bruchkraft der Litze 12, vorzugsweise mindestens 50 %.
• Durch das Vorsehen der Anpressplatte 10 sowie des Vergusses 8, 9 kann verhindert werden, dass unter Belastung ein Nachgeben der Stauchköpfe 6 durch Veränderung der Geometrie der gestauchten Einzeldrähte von ihrer Ausgangsform erfolgt. Dadurch kann die Tragkraft der Stauchköpfe 6 erhöht werden, wodurch die vorgelagerte Verbundstrecke verkürzt und der Schlupf insgesamt weiter reduziert werden können. Typsicherweise beträgt diese Tragkraft mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 90 % und besonders bevorzugt 100 % der Bruchkraft der Litze 12.
• Fig. 4 zeigt den Schnitt durch die Spannstahllitze 12 mit den hier sieben Einzeldrähten 13 im Bereich der Endplatte 5. Es ist die Bohrung 5a in der Endplatte 5 ersichtlich, durch welche hindurch die Spannstahllitze 12 verläuft.
• Fig. 5 zeigt den Schnitt durch einen Stauchkopf 6, bevor dessen Zwischenräume 15 verfüllt und umgossen worden sind.
• Fig. 6 zeigt den Schnitt durch den durch den Verguss 8 umschnürten Stauchkopf 6 mit den Einzeldrähten 14, deren Zwischenräume 15 mit dem Verguss 9 verfüllt sind.
• Die hier beschriebene Endverankerung ist als Teil eines Boden- und/oder Felsankers vielfältig einsetzbar. Bei der Verwendung wird die vorgefertigte Endverankerung des Ankers in ein Bohrloch im Boden bzw. Felsen eingeführt. Der Anker ist z. B. als Druckrohranker ausgebildet. Dabei wird das Zugglied über die ganze Ankerlänge freispielend in einer Verrohrung, z. B. aus PE geführt und im Bohrlochtiefsten mittels der Endverankerung verankert. Zur Einleitung der Ankerkraft in den Baugrund stützt sich die Endverankerung auf das Druckrohr, das typischerweise 1.5 bis 4 Meter lang ist und durch Vergiessen mit Zementmörtel zu Verankerungszwecken kraftschlüssig mit dem Baugrund verbunden wird. Das Druckrohr kann aus einem oder mehreren Materialien gefertigt sein.
• Die Endverankerung ist verwendbar für Anker mit rückbarem Zugglied oder auch für permanent eingebaute Anker, d.h. Anker ohne rückbaubarem Zugglied. Im letzteren Fall kann die Trennvorrichtung zum Trennen bzw. Schwächen des Zuggliedes (vgl. z. B. die in Fig. 1 gezeigten Elemente 16 und 17) weggelassen sein.
• Ist die Endverankerung für den Rückbau ausgelegt, so kann das Zugglied mittels der Trennvorrichtung, welche z. B. für das Erwärmen durch Induktion ausgelegt ist, so geschwächt werden, dass es unter den anstehenden Spannkräften reisst.
• Boden- und Felsanker mit rückbaubarem Zugglied werden insbesondere zur Sicherung von Baugruben eingesetzt. Die durch die Anker im Gleichgewicht gehaltenen, hauptsächlich durch aktiven Erddruck bedingten, Kräfte können nach dem Erstellen der Bauwerke in der Regel von diesen übernommen werden, so dass die Funktion der Anker hinfällig wird. Die Anker erstrecken sich meistens unter Nachbargrundstücke, so dass sie bei Belassen im Baugrund dort bei späteren Bauarbeiten ein Hindernis darstellen. Insbesondere das Zugglied aus Spannstahllitzen ist wegen der hohen Festigkeit und Zähheit des Stahles nur schwer durchtrennbar. Deshalb wird in vielen Fällen die Forderung nach einem Rückbau der Anker erhoben.
• Die hier beschriebene Endverankerung weist u.a. folgende Vorteile auf:
• Die Endverankerung weist einen kompakten Aufbau auf.
• So kann die Endverankerung quer zur Richtung des Bohrlochs gesehen schlank ausgestaltet werden. Ein Litzenstauchkopf weist eine kleinere seitliche Ausdehnung auf als z.B. eine Litze, welche mit Keilen oder einer Presshülse verankert ist. Typischerweise hat der Litzenstauchkopf einen Durchmesser, der kleiner als das 2-Fache des Litzendurchmessers ist und beträgt z. B. das 1.5-Fache des Litzendurchmessers. Es ist daher möglich, die Litzen platzsparender als üblich anzuordnen. Gegenüber den üblicherweise eingesetzten Verpressankern ohne Druckrohr sind keine grösseren Bohrlochdurchmesser erforderlich.
• Die Endverankerung kann auch in Richtung des Bohrlochs gesehen kurz gehalten werden. So ist der Abstand zwischen dem Auflager 11 und dem Stauchkopf 6 bzw. den Stauchköpfen 6 typischerweise kleiner als 1 m, vorzugsweise kleiner als 0.50 m.
• Das Zugglied kann in der Endverankerung möglichst schlupffrei verankert werden, so dass bei den Verschiebungsmessungen bei Ankerversuchen und Spannproben zur Bestimmung und Kontrolle der Tragfähigkeit des Baugrundes keine Vermischung von Reaktionen des Baugrundes und Schlupf in der Endverankerung stattfindet. Typischerweise ist der Schlupf, der sich in der Endverankerung beim Spannen des Zuggliedes ergibt, kleiner als 0.5 mm, bevorzugt kleiner als 0.2 mm und besonders bevorzugt kleiner als 0.1 mm.
• Aus der vorangehenden Beschreibung sind dem Fachmann zahlreiche Abwandlungen zugänglich, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, der durch die Ansprüche definiert ist.
• Für die Fertigung der einzelnen Teile sind auch andere Materialien denkbar als vorangehend erläutert. Beispielsweise sind nebst Stahl auch andere Materialien geeignet, um das Rohr 4 und/oder eine Spannlitze 12 bereitzustellen.
• Je nach Anwendungszweck ist zur Bildung des Zuggliedes eine andere Anzahl an Litzen 12 vorgesehen als in den Figuren dargestellt. In einer einfachen Ausführungsform kann eine einzelne Litze 12 als Zugglied vorgesehen sein, die einen Stauchkopf 6 zur Verankerung aufweist. Allgemein kann die Anzahl an Litzen eins, zwei oder mehr betragen.
• Auch die Anzahl der Drähte 13 einer einzelnen Litze 12 kann anders als in den Figuren dargestellt sein und zwei, drei oder mehr betragen.
• Die Länge der Verbundstrecke durch den Verfüllung 7 hängt u.a. von der Tragkraft der BBRV-Litzenstauchköpfe ab, d.h. je höher die Tragkraft der Stauchköpfe ist, desto kürzer kann die Verbundstrecke sein. Es ist auch denkbar, keine Verbundstrecke vorzusehen und die Stauchköpfe beispielsweise direkt am Auflager zu verankern, so dass die Ankerplatte 5 am Auflager 11 anliegt.
Bezugszeichen

1

Endverankerung

2

Zugglied aus Spannlitzen, beispielsweise Spannstahllitzen

3

Übertragungsplatte

4

Rohr, beispielsweise Stahlrohr

5

Anker- bzw. Endplatte

5a

Bohrung in der Ankerplatte

6

Stauchkopf

7

Verfüllung auf Verbundstrecke, z. B. Vergussmörtel

8

Verguss zur Umschnürung der Stauchköpfe

9

Verguss zur Verfüllung eines Stauchkopfes

10

Anpressplatte

11

Druckrohr bzw. Auflager für die Endverankerung

12

Einzelne Spannlitze, beispielsweise 7-drähtige Spannstahllitze

13

Einzeldraht der Spannlitze

14

Gestauchte Einzeldrähte im Stauchkopf

15

Zwischenräume zwischen den Einzeldrähten im Stauchkopf

16

Induktionsspule

17

Energieversorgungskabel

Claims (10)

1. Endverankerung für einen Boden- und/oder Felsanker, umfassend ein Zugglied (2) aus mindestens einer Spannlitze (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (13) der Spannlitze (12) zu einem Stauchkopf (6) als Ende aufgetaucht sind, der an einer Ankerplatte (5) gehalten ist.
2. Endverankerung nach Anspruch 1, welche eine Anpressplatte (10) aufweist, die den Stauchkopf (6) an die Ankerplatte (5) drückt.
3. Endverankerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Stauchkopf (14) in einem Verguss (8, 9) eingebettet ist, vorzugsweise sind ebenfalls die gegenseitigen Zwischenräume (15) der gestauchten Einzeldrähte (14) des Stauchkopfes verfüllt.
4. Endverankerung nach Anspruch 3, wobei der Verguss (8) bzw. die Verfüllung (9) in den Zwischenräumen (15) aus mindestens einem der folgenden Materialien gefertigt ist:

   - zementöser Vergussmörtel,

   - Kunststoffvergussmörtel,

   - metallischer Verguss.
5. Endverankerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher ein Teil des Zuggliedes (2), welcher sich in Richtung zum Stauchkopf (6) hin gesehen vor der Ankerplatte befindet, in einem Verguss (7) eingebettet und/oder von einem Rohr (4) umgeben ist.
6. Endverankerung nach Anspruch 5, mit einer Übertragungsplatte (3), welche beabstandet zur Ankerplatte (5) angeordnet ist und zur Übertragung von auf das Zugglied (2) wirkenden Kräften auf ein Auflager (11) dient, wobei das Zugglied (2) durch die Übertragungsplatte (3) hindurch verläuft, vorzugsweise weist die Übertragungsplatte (3) eine Auflagefläche auf zur Auflage auf ein Druckrohr als Auflager (11).
7. Endverankerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Spannlitze (12) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist:

   - die Spannlitze ist aus Spannstahl,

   - die Spannlitze weist einen Einzeldraht (13) als Seele auf, um welche Einzeldrähte (13) gewunden sind, deren jeweiliger Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Seele,

   - die Spannlitze weist sieben Einzeldrähte (13) auf.
8. Endverankerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine Trennvorrichtung (16, 17) zum Schwächen und/oder Trennen des Zuggliedes (2) für einen Rückbau.
9. Endverankerung nach Anspruch 8, wobei die Trennvorrichtung eine Induktionsspule (16) umfasst, mittels welcher das Zugglied (2) induktiv erwärmbar ist.
10. Anker zur Verankerung im Boden- und/oder Felsen, mit einer Endverankerung nach einem der vorangehenden Ansprüche und vorzugsweise mit einem Druckrohr (11), auf welches mittels der Endverankerung die auf die Ankerplatte (5) wirkenden Kräfte übertragbar sind.

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