JP5959904B2 - 拡張式アンカー - Google Patents

Description

本発明は、拡張式アンカーと、その留め付け方法に関する。

アンカーボルト、拡張要素、アンカーボルトを囲む拡張スリーブ、そして締付手段を有する拡張式アンカーは、構造物に工作物を留め付けるために用いられる。このために、孔が、構造物に、例えばコンクリートの壁またはコンクリートの床などに、穿孔され、続いて拡張式アンカーが、ドリル孔に押込まれる。締付手段が、アンカーボルトの円錐形の拡張要素を、軸方向に動かす。結果として、拡張要素は、拡張スリーブを放射状外側に押圧し、そして拡張式アンカーは、拡張スリーブまたは拡張要素と構造物との、例えばドリル孔を囲むコンクリートとの間の、半径方向の力により固定される。このようにして、工作物すなわち目的物は、拡張式アンカーに留め付けられ得る。

従って、ドリル孔の壁と拡張スリーブとの間の摩擦力が、拡張スリーブと構造物に穿孔される孔の壁との間に、拡張式アンカーを固定する。円錐形の拡張要素は、アンカーボルトまたは拡張要素の長手方向軸について、通常は回転対称である。

例えば、アンカーボルトのねじ山、座金およびナットが、締付手段として使われる。ナットがアンカーボルトのねじ山にねじ締めされると、座金はドリル孔の口でコンクリートに対して押圧される。そのために、アンカーボルトと、従って同様に円錐形の拡張要素の、軸方向の動きを引き起こす。この為、アンカーボルトのねじ山へナットをねじ締めするために、すなわちそれをねじ込むために、回転力がナットに作用しなければならない。拡張式アンカーが隙間のある領域において使われる時、すなわち、小さなひびがプレストレストコンクリート床の底に現れた、あるいはプレストレストコンクリート中に亀裂の入った、コンクリートの場合、ドリル孔の直径は、拡張要素が拡張スリーブを展開するにつれ、より大きくなる。これは、ドリル孔を囲むコンクリートへの拡張スリーブの半径方向への締め付けの際、拡張スリーブを有するアンカーボルトに追加的な軸方向の動きをもたらす、いわゆる事後拡張（post-expansion）を起こす結果となる。拡張要素、すなわち、ここでは特に円錐形状の拡張要素は、必要な展開力、すなわち拡張スリーブとドリル孔を囲むコンクリートとの間の半径方向のプレテンショニングは、ドリル孔直径のより小さな許容誤差範囲内においてと同様に、ドリル孔直径のより大きな許容誤差範囲内で達成され得るように構成されなければならない。許容誤差範囲内のドリル孔の様々な直径により、アンカーボルトと拡張スリーブとの間の、軸方向の移動経路（距離）は異なることとなる。より大きな許容誤差範囲にあるドリル孔直径の場合、拡張スリーブはドリル孔に対してさらに動くことができることとなる（スリーブずれ）。このスリーブずれの場合、スリーブのずれが異なっていると、それぞれのアンカーボルトがドリル孔から別々の長さに突き出し、そして、ドリル孔の口に向かう拡張スリーブの軸方向の動きは、同様にドリル孔内での拡張式アンカーの異なる固定深さをもたらすこととなり、有害である。結果として、その拡張式アンカーの破断負荷が大きくばらつくこととなる。

特許文献１には、円筒形軸部の一端領域に設定方向に拡張部を備え、負荷を支えるために、この拡張部から離れた側の端部に締付手段を備えたアンカーボルトを有する、拡張式アンカーが記載されている。そのアンカーボルトは、少なくともその軸部部分に沿って、拡張スリーブによって、囲まれ、拡張スリーブは軸部に対して移動可能で、それは設定側の端部の方へ開いた少なくとも一つの長手方向のスリットを備え、そしてその外側の輪郭上に放射状に延びる突出部が設けられている。

独国特許出願公開第４１１６１４９号明細書

従って、本発明の目的は、特に低い許容誤差範囲にあるドリル孔直径の場合、または中空の空間の場合に、拡張スリーブの軸方向の動きを避け得ることのできる、拡張式アンカーを提供することである。

この目的は、長手方向の軸を有するアンカーボルトの第１の端部区間に拡張要素を有するアンカーボルトを備え、好ましくはアンカーボルトに荷重を保持するための少なくとも１つの締付け手段をも備え、さらにアンカーボルトを囲む拡張スリーブをも含む、拡張式アンカーであって、拡張スリーブの展開が、アンカーボルトの、特に回転軸として長手方向の軸周りの回転動作により達成されるように、拡張式アンカーが少なくとも１つの偏心形状体を備える、ことにより達成される。

この少なくとも１つの偏心形状体を用いることで、拡張スリーブを、拡張要素を有するアンカーボルトの軸方向の動きなしに展開できる。拡張スリーブの展開、すなわち、アンカーボルトの長手方向の軸から間隔を増す方向への拡張スリーブの半径方向の動作は拡張スリーブとドリル孔を囲む部材、例えばコンクリート、との間の半径方向のプレテンショニング力になる。この拡張式アンカーは、拡張スリーブとドリル孔を囲んでいる部材との間のこのプレテンショニングによって、ドリル孔に固定され得る。しかしながら、アンカーボルトの軸方向の動きは、スリーブずれ、すなわち、ドリル孔の口の方へ向かう拡張スリーブの軸方向の動作の原因となる場合があるが、この拡張スリーブを展開するためにアンカーボルトの軸方向の動きは必要ないので、いかなるスリーブずれも排除される。アンカーボルトの回転動作のみにより、ドリル孔を囲む部材へ拡張スリーブを展開することが可能である。

特に、この拡張式アンカーはいくつかの偏心形状体を備える。拡張スリーブのより均等な展開が、接線方向にそして円周方向に、いくつかのこの偏心形状体により実行され得る。

別の実施例においては、少なくとも一つの偏心形状体がアンカーボルトおよび／または拡張スリーブに形成される。アンカーボルトの１つの偏心形状体が、拡張スリーブ上の１つの偏心形状体に重なると好都合である。

補完的な実施例においては、少なくとも１つの偏心形状体は、拡張要素に、またはアンカーボルトの拡張要素の外側に形成される。

アンカーボルトには、他の第２の端部区間に、例えば多角形体の回転工具ソケット、そして好ましくは同様に当該回転工具ソケットにより吸収され得る回転力を制限するための、所定の破断部が設けられているのが好ましい。この回転工具ソケットは、拡張式アンカーを回転させ、少なくとも一つの偏心形状体によって拡張スリーブを展開するために、そして拡張スリーブとドリル孔を囲むコンクリートとの間を締め付けるために、用いられ得る。この所定の破断部は、アンカーボルトを回転させる定められた回転力を超えるいかなる場合をも防止する。この多角形体のソケットに、例えばレンチをあてがうことができる。

代わりとして、アンカーボルトのねじ山およびそのねじ山に配置されるナットを備えた、少なくとも１つの締付け手段であって、限界トルクを超えるまで回転不可能にねじ山のナットを保持し、そして限界トルクを超えるとナットはねじ山に対して回転できるようにナットを解放し、特に、この解放は不可逆性であるような手段を備えたものを備えることもできる。この手段は、所定の破断部、例えば、ナットとアンカーボルトとの間に延びるピンのような形で実施できる。この手段は、アンカーボルトとナットとの間の摩擦面により形成されることもできる。本実施例では、ナットは限界トルクに達するまで回転不可能にアンカーロッドに接続しており、これは、設定工程が終えられる時の時点に対応する。限界トルクに達すると、ナットはねじ山に沿ってねじ締めされ得る。この実施例では、荷重の留め付けとアンカーの設置が全く同一のナットで果たされ得るので、別々の回転工具ソケットは省くことができる。

１つの変形例においては、少なくとも１つの偏心形状体が、アンカーボルトと拡張スリーブの半径方向の外側との間に形成される、および／または、少なくとも１つの偏心形状体が、アンカーボルトにあるいは拡張スリーブに一体で形成される。アンカーボルトあるいは拡張スリーブの、少なくとも１つの偏心形状体の一体成形の場合、この偏心形状体は、例えば成形工程の際に、同時に製造するのは特に容易であり、それ以外にも、少なくとも一つの偏心形状体とアンカーボルトまたは拡張スリーブとの間に、特別に堅固な接合が存在する。

都合のよいことに、拡張スリーブは、拡張要素の円錐形状のため、アンカーボルトの軸方向の動作により展開され得る。アンカーボルトの回転動作による、少なくとも一つの偏心形状体による当初の展開としての拡張スリーブの締め付けの後、スリーブずれを防ぐために、ドリル孔を囲む部材への拡張スリーブの追加の展開は、アンカーボルトの軸方向の動作によって実行でき得る。例えば、拡張式アンカーが隙間のある領域、すなわち、ひび割れたコンクリートに使われる際にも、当初の展開の後に対応する事後拡張の必要性があり得る。結果的に、当初の展開が行われた後、拡張スリーブの追加の展開が、例えば、アンカーボルトに作用している引張力による恒久的な拡張として実行され得る。荷重が拡張式アンカーに永久に留め付けられ得るためには、拡張スリーブの恒久的な拡張が必要である。この恒久的な拡張は、すでに述べたように、コンクリート上に設置された座金またはナットによるアンカーボルトに恒久的に作用する引張力により達成され得る。

別の実施例では、少なくとも１つの締付け手段は、アンカーボルトのねじ山、座金およびナットからなる。

本発明によれば、アンカーボルトに釘頭を設けることもまたあり得、その場合ナットはなくともよい。アンカーロッドを回して設置するために、締付け手段は、例えば、多角形状の釘頭として構成され得る。

特に、少なくとも１つの締付け手段はアンカーボルトの第２の端部区間に設定される。

別の実施例では、アンカーボルトおよび／または拡張要素および／または少なくとも一つの締付け手段は、少なくとも部分的に、特に全体として、金属、例えば鋼またはアルミニウムで作成され、および／または、この特許出願において説明される方法が、この拡張式アンカーにより実行され得る。

拡張式アンカー、特にこの特許出願において説明される拡張式アンカー、を留め付けるための本発明の方法は、ドリル孔への拡張式アンカーの挿入、拡張スリーブがドリル孔の壁に対して放射状に拡張されるよう、拡張式アンカーの拡張スリーブの拡張のステップを備え、ここで拡張要素と共にアンカーボルトは回転させられ、その回転動作のため、拡張スリーブは少なくとも一つの偏心形状体により展開される。この回転動作は最大で３６０度の回転動作であるのが好ましい。複数の偏心形状体の場合、回転角は３６０度を、使用する偏心形状体の数で割った数であるのが好ましい。

補完的な変形例においては、回転軸はアンカーボルトの長手方向の軸の回転動作に対応する。

別の変形例においては、アンカーボルトを拡張要素とともに回転させるために、ドリル孔の外にあるアンカーボルトの回転工具ソケットに回転力が作用する。

別の実施例では、少なくとも１つの偏心形状による拡張スリーブの展開の後、またはその間、アンカーボルトは、アンカーボルトの回転動作のため、軸方向にドリル孔の口の方へ平行移動し、その結果拡張スリーブは拡張要素の円錐形状のため展開される。

追加の実施例においては、アンカーボルトは、少なくとも１つの締付け手段、例えば、ナットがアンカーボルトのねじ山にねじ締めされることなどにより、軸方向に平行移動させられる。軸方向の平行移動は、アンカーボルトのねじ山にナットをねじ締めすることにより達成され得、このようなねじ締め工程は、アンカーボルトに恒久的な引張力をもたらし、この引張力は、拡張要素の円錐形状のため、拡張スリーブの恒久的拡張となる。従って、アンカーボルトの回転動作による当初の展開が行われたあと、恒久的拡張はアンカーボルトの軸方向の平行移動により実行され得る。しかしながら、軸方向の平行移動によるこのような恒久的拡張による拡張スリーブの逆方向への動きは排除される。座金がドリル孔の口付近でコンクリートと形成する接触面のために、アンカーボルトの動きが排除されるからである。

補完的な実施例では、アンカーボルトは支持リングを備え、そして拡張要素はその支持リングで支えられている。それゆえ、拡張スリーブは、それがドリル孔に挿入される際はその支持リングで支えられる。アンカーボルトが、締付け手段、例えばナットによりネジを緩められる際は、拡張スリーブが拡張され得るように、拡張スリーブの軸方向の留め付けが必要である。これは、摩擦接続による手段、例えば、その拡張スリーブが追加的に突出部を備えることにより実現される。

補完的な変形例においては、拡張スリーブは上方、座金のナットまで移動し、すなわち、それは締付け手段に載置される。そして、アンカーボルトが緩められたときに、拡張スリーブの軸方向の固定は、ドリル孔の壁と拡張スリーブとの間の摩擦によっては達成されず、拡張スリーブは、むしろ少なくとも１つの締付け手段、例えば座金に載置される。

以下、本発明の実施例が図面を参照してより詳細に説明される。

拡張式アンカーの長手方向の図である。 拡張スリーブを有しない拡張式アンカーの部分的斜視図である。 回転される前の図１の線Ａ−Ａに沿った横断面図である。 回転された後の図１の線Ａ−Ａに沿った横断面図である。

図１に示される拡張式アンカー１は、工作物を構造物に留め付けるためのものである。穴、すなわちドリル孔が構造物（図示せず）に設けられ、そして、工作物を留め付けるために、拡張式アンカー１がこのドリル孔に挿入されるか、または打ち込まれる。この構造物は、例えば建築物のコンクリートの壁またはコンクリートの床である。

拡張式アンカー１は、アンカーボルト２を含む。アンカーボルト２は、第１の端部区間６を有する第１の端部５、および第２の端部区間８を有する第２の端部７を備えている。拡張式アンカー１が構造物のドリル孔に導入される際は、第１の端部５がドリル孔に挿入され、そしてアンカーボルト２の第２の端部７すなわち第２の端部区間８の残り部分は、ドリル孔の外に留まる。第１の端部区間６において、円錐形の拡張要素３はアンカーボルト２と一体に構成される。拡張スリーブ４は、拡張要素３とアンカーボルト２と一体に構成されるサポートリング１５との間に、アンカーボルト２の周囲に同軸に配置される。拡張スリーブ４は、サポートリング１５に載置されているので、拡張式アンカー１がドリル孔に押し込まれる際に、孔の壁と拡張スリーブ４との間で生ずる摩擦力により、拡張スリーブ４がアンカーボルト２上で第２端部７の方へ動くことはない（図１）。

この拡張スリーブ４は、アンカーボルト２の長手方向の軸１０の方向に、３つの長手方向のスリット１６を備えている。その軸方向の長手方向のスリット１６により、拡張スリーブ４は３つの展開部分１７を備える。特に展開部分１７に、第１の突出部１８および第２の突出部１９が拡張スリーブ４に形成される。第１の突出部１８は、第２の突出部１９よりアンカーボルト２の第１の端部５により近く形成される。さらに、第１および第２の突出部１８、１９は、互いと異なる形状を備えていることが好ましい。

３つの締付け手段２０は、アンカーボルト２の第２の端部区間８に設けられる。締付け手段２０は、アンカーボルト２に形成されたねじ山２１、座金２２およびナット２３の形をとる。このナット２３は、アンカーボルト２外側のねじ山２１と係合する内側のねじ山（図示せず）を備える。さらに、第２の端部区間８には、アンカーボルト２と一体に構成される、多角形体２４として構成される回転工具ソケット１４と所定の破断部２５がある。

工作物を拡張式アンカー１に留め付けるためには、拡張式アンカー１を構造物に穿設された孔すなわち穴に挿入するか打ち込まなければならない。拡張式アンカー１がこのドリル孔に押し込まれたとき、第１の端部５はドリル孔内部に位置し、そして第２端部７はドリル孔の外に位置する。

３つの偏心形状体１１が、アンカーボルト２の拡張要素３の裏側に、アンカーボルト２の第２の端部区間８の方向に、アンカーボルト２に形成される（図２）。拡張スリーブ４の半径方向の内側には、同様に３つの偏心形状体１２が形成されている（図３および図４）。図３および図４の断面図の現れ方のため、形成された偏心形状１２を有する展開部分１７だけが、図３および図４に見えている。拡張式アンカー１がドリル孔に押し込まれたあと、回転力を多角形体２４に作用させるためにレンチが用いられ、そのため、アンカーボルト２は拡張要素３と一緒に、アンカーボルト２の長手方向の軸１０に対応する回転軸９周りに回転動作をする。合計３つの偏心形状部１１、１２により、アンカーボルト２がドリル孔に挿入された後、それが回される前に、拡張要素３を有するアンカーボルト２を、図３に示される回転角位置から図４に示される回転角位置に１２０度回転させる。アンカーボルト２と拡張スリーブ４の２つの偏心形状体１１、１２の位置関係のため、アンカーボルト２と拡張要素３の１２０度の回転動作によって、拡張スリーブ４は展開、すなわち放射状に外側の方へ移動する。それにより、拡張スリーブ４とドリル孔の部材、すなわちコンクリートとの間で、半径方向の締め付けが生まれる。拡張スリーブ４とドリル孔の壁との間の摩擦力のために、また同様に突出部１８、１９に対する噛み合いによる接続のために、拡張スリーブ４は、回転軸９周りで回転しない。従って、多角形体２４へレンチにより印加される回転力のため、そしてその結果生じる、アンカーボルト２の偏心形状体１１を含む、アンカーボルト２の１２０度の回転角による回転動作のため、ドリル孔の壁への拡張スリーブ４の当初の展開が実行され得る。この当初の展開のため、摩擦力による、同様に好ましくは噛み合いによる接続が、拡張スリーブ４とドリル孔を囲むコンクリートとの間に形成される。このようにして、拡張スリーブ４の軸方向の動き、すなわちスリーブずれの可能性が排除される。

当初の展開の後、ナット２３がねじ山２１にねじ締めされる締付け手段２０により、アンカーボルト２と、したがって拡張要素３も、軸方向に、長手方向の軸１０に対し外側に、ねじ止めされる。その結果として、拡張スリーブ４とドリル孔の壁との間の摩擦力は、拡張スリーブ４の当初の展開による軸方向の固定により、同様に、噛み合いによる接続ができる突出部１８、１９により、拡張要素３とともに拡張スリーブ４を展開部分１７の外側方向へ、恒久的な拡張として、放射状に追加的に展開させる。拡張スリーブ４および／または拡張要素３とドリル孔の壁との間の摩擦力およびプレテンショニングが恒久的に確立され、構造物（図示せず）のドリル孔（図示せず）内での拡張式アンカー１の軸方向の留め付けが恒久的になされる。

従って、拡張式アンカー１が、ドリル孔に挿入された後に、第１の作業ステップとして、拡張スリーブ４とドリル孔を囲むコンクリートとの間で初めの展開が、スリーブずれ、すなわち、永久的な拡張の実行中におこる拡張スリーブ４の軸方向の動作を防止するために、実行される。恒久的拡張の際には、座金２２が、コンクリートの上のドリル孔の口の近くに乗っているので、アンカーボルト２の引張力のため、アンカーボルト２は、ドリル孔の口の方へ軸方向に動こうとする。しかしながら、当初の展開がすでに行われたために、拡張スリーブ４は軸方向には動かない。

全体として、本発明の拡張式アンカー１は大きな利点をもつ。アンカーボルト２の回転動作による最初に実行される当初の展開は、アンカーボルト２の軸方向の動作による、続く恒久的拡張の際の拡張スリーブ４の軸方向の動きを排除する。結果として、拡張式アンカー１が異なる挿入深さを持つことに至る有害な拡張スリーブ４のスリーブずれを、効果的に除外することが可能である。続く恒久的な拡張により、プレストレストコンクリート内の破砕されたコンクリートの場合と同様に、許容誤差の最大範囲にあるドリル孔直径の場合であっても、拡張スリーブ４の恒久的な拡張がドリル孔を囲むコンクリートに実行できる。

１ 拡張式アンカー
２ アンカーボルト
３ 拡張要素
４ 拡張スリーブ
６ 第１の端部
８ 第２の端部
９ 回転軸
１０ 長手方向軸
１１、１２ 偏心形状体
１４ 回転工具ソケット
２０ 締付け手段
２１ ねじ山
２２ 座金
２３ ナット
２４ 多角形体
２５ 所定の破断部

Claims (4)

1. 長手方向の軸（１０）をもつアンカーボルト（２）の第１の端部区間（６）に拡張要素（３）を有するアンカーボルト（２）と、
   荷重を保持するための、少なくとも１つのアンカーボルト（２）の締付け手段（２０）と、
   アンカーボルト（２）を囲む拡張スリーブ（４）と、
   当該拡張スリーブ（４）を展開するための少なくとも１つの偏心形状体（１１、１２）と
   からなる拡張式アンカー（１）の留め付け方法であって、
   ドリル孔へ当該拡張式アンカー（１）を挿入するステップと、
   当該拡張スリーブ（４）が、当該ドリル孔の壁に対して放射状に拡張されるように、当該拡張式アンカー（１）の当該拡張スリーブ（４）を展開するステップと
   からなり、
   当該拡張要素（３）を伴う当該アンカーボルト（２）は回転動作され、当該拡張スリーブ（４）が、当該回転動作により、少なくとも一つの当該偏心形状体（１１、１２）により展開され、
   当該拡張スリーブ（４）が少なくとも一つの当該偏心形状体（１１、１２）により展開された後、またはその間、当該アンカーボルト（２）の当該回転動作により、当該アンカーボルト（２）は、当該ドリル孔の口の方へ、当該軸方向に平行移動し、そして結果として、当該拡張スリーブ（４）は、当該拡張要素（３）の円錐形状のため展開される、
   ことを特徴とする拡張式アンカーの留め付け方法。
2. 前記回転動作の軸（９）は、前記アンカーボルト（２）の長手方向の軸（１０）の回転動作に対応する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 回転力が、前記アンカーボルト（２）を前記拡張要素（３）とともに回転させるために、ドリル孔の外の前記アンカーボルト（２）の回転工具ソケット（１４）に作用する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記アンカーボルト（２）は、少なくとも１つの前記締付け手段（２０）によりナット（２３）が、アンカーボルト（２）のねじ山（２１）にねじ締めされることにより、前記軸方向に平行移動する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の方法。

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