NO165611B - Forankringselement. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et langstrakt forankringselement, omfattende en bolt med en hylse anbrakt rundt et lengdeparti av bolten og organer anbrakt på hylsens motstående ender til overføring av en kompresjonskraft til hylsen til dannelse av en lastbærende ring rundt bolten.

Det er kjent å lokalisere en ekspanderbar hylse rundt et element i ringrommet mellom et forankrings- eller festeelement og veggen i hullet hvor hylsen innsettes og å utøve en kraft, dvs. en aksial kraft, for å ekspandere hylsen. Egnede hylser av tre har vært foreslått, f.eks. i GB-patent 219.744, og av plast såsom polyvinylklorid som omtalt i GB-patentsøknad 2.118.234 og 2.132.299. Slike hylser har en forholdsvis lavt last-bærekapasi-tet og er ikke enkle å fremstille billig.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved at hylsen fremstilles av et partikkelmateriale som sammenbindes ved hjelp av et bindemiddel som gir en forholdsvis svak bindingskraft, og at kompresjonskraften utøves for å overvinne bindingskraften slik at partiklene pakkes sammen og hylsen utvider seg og danner den belastningsbærende ring.

Når hylsen utsettes for et aksialtrykk overvinnes bindings-kreftene og partiklene beveges tettere sammen. Siden kreftene ut-øves mellom hylsens ender under dens anvendelse, avtar hylsens lengde, og partiklene vil bevege seg for å fylle den ringformete klaring mellom veggen i borehullet og forankringselementet. De komprimerte partikler danner den lastbærende ring mellom veggen i borehullet og forankringselementet. På denne måte dannes det enkelt en tilfredsstillende lastbærende forankring som umiddel-bart kan utsettes for en belastning. Bindingen i det partikkelformige materiale i legemet virker slik at materialet holdes på plass og at hylsen kan transporteres til det ønskede sted. Etter at det partikkelformige materiale er komprimert, har hylsen mistet sin integritet som følge av utøvelsen av komprimer-ingskreftene.

Det partikkelformede materiale er fortrinnsvis bundet ved

en kjemisk binding som beror på materialvalget. Bindmekanismen er ikke kritisk så lenge den er effektiv, samtidig som den ikke for-ringes dersom legemet skal lagres. Kjemiske bindemidler foretrekkes, mens det for sandbindemidler, såsom silikater, fortrinnsvis anvendes organiske- eller gassherdebindemidler.

Det partikkelformede materiale i hylsen kan være et vilkårlig materiale eller en blanding av materialer som kan komprimeres for å danne den lastbærende ring mellom forankringselementet og veggene i borehullet. Det partikkelformede materiale bør kunne motstå det utøvde kompakteringstrykk og kunne danne en lastbærende komprimert masse. Det foretrekkes å anvende materialer med høy knusingsmotstand. Dette kan bestemmes ved å naie aggregat- knuseverdien med en BS 812 knusetest. En verdi på ca. 10 er foretrukket. For at kompakteringen skal være effektiv bor partiklene fortrinnsvis være kantete eller skarpe. Av økonomiske hensyn foretrekkes det å anvende en sandblanding, men det kan også brukes andre materialer såsom kullstøv, aggregater, grus og slagg.

Av tilpasningshensyn bør hylsens diameter være stort sett lik eller noe mindre enn borehullets diameter. Hylsen bør ut-styres med innretninger, slik at det kan tilpasses elementet, dvs. at det kan anbringes mellom platen og mutteren f.eks. ved at det er utformet med et glattvegget eller gjenget gjennomløpende hull. For å oppnå anlegg mellom mutteren og legemets endeflate må det gjennomløpende hullets munning være forsenket. Mutterens hode er dimensjonert slik at den kan opptas i borehullet og har vanligvis mindre diameter enn borehullet. Hodet har en skive- eller brikkeform og kan være anbrakt på mutterens ende eller rundt mutterens midtre parti. Mutteren kan være fremstilt i ett stykke eller i to deler.

Forankringselementet kan anvendes som en lavlast-feste-ar.ordning dersom elementet er passende dimensjonert og elementets ende nærmest borehullmunningen er utformet slik at det virker som en understøttelse samt at det er utformet slik at bolten kan dreies i posisjon for hånd.

Den bolt-ende som vender bort fra den gjengede ende, dvs. den ende som under anvendelse flukter med og vanligvis rager utav borehullets munning kan ha vilkårlig form som virker som en understøttelse eller tilbakeholdelsesinnretning og er utstyrt med et håndtak. F.eks. kan enden være utformet som en krok eller et øye eller det kan ha en U-form såsom i et rør eller en kabel-k1emme.

Bolten kan med betydelige fordeler anvendes som et veggfeste .

På forankringselementet er det med fordel anbrakt en plate på den ene ende av hylsen, mens et hode er anordnet på den motstående ende, idet hodet er utstyrt med en mutter som er opptatt i en konisk åpning i enden av hylsens boring.

Komprimeringskraften kan være rotasjonell eller aksial. F.eks. kan bolten dreies for å trekke til en mutter på hylsen og komprimere den mellom en plate, eller et rør kan tvinges opp langs bolten for å komprimere hylsen mellom platen og det øvre stopplegeme.

Borehullet kan ha en vilkårlig orientering, dvs. i retning oppad, nedad, vertikalt, i en vinkel eller horisontalt.

Borehullet kan være utformet i enhver formasjon, såsom fjell, betong, jord, tre eller annet materiale, så lenge det kan utformes dvs. utbores et forholdsvis nøyaktig hull.

Oppfinnelsen byr på betydelige fordeler. Forankringselementet kan raskt og effektivt punktforankres, slik at det gir en høy lastbærekapasitet f.eks. ca. 5 tonn. Elementet er rimeligere og sikrere enn et helmetallisk forankringselement, og det kan in-stalleres med samme eller større hurtighet. Elementet kan instal-leres og belastes hurtigere enn i tilfellet med et kjemisk herde-system, f.eks. en harpiks eller sementmørtel. Forankringsele-mentets metalldeler kan om nødvendig gjenvinnes og brukes på nytt under anvendelse av en ny hylse.

For at oppfinnelsen lettere skal kunne forstås skal det beskrives noen eksempler under henvisning til de medfølgende tegn-inger, hvori: Fig. 1 viser et ekspandert riss av et forankringselement. Fig. 2 viser et tverrsnitt av forankringselementet ifølge fig. 1, vist i forankringsposisjon. Fig. 3 viser et tverrsnitt av et annet forankringselement. Fig. 4 viser et tverrsnitt av et ytterligere element i for-ankr ingsposi sjon. Fig. 5 viser skjematisk og i suksessive trinn hvordan et veggfeste frembringes med forankringselementet ifølge opp-f innelsen.

Fig. 6 viser et annet veggfeste.

Fig. 7 viser et ytterligere veggfeste.

Forankringselementet omfatter en bolt 1 som kan ha en lengde på fra 10 cm til 5 meter og en diameter på fra 8 mm til 32 mm. Bolten 1 er fremstilt av stål, men den kan fremstilles i form a. fibre, en stang, vaiertråder eller lignende eller også av et syntetisk materiale, f.eks. KEVLAR-tråd (KEVLAR er et varemerke). Som vist er boltens ene ende, (den øvre ende under anvendelse) gjenget ved 2, og den gjengede lengde kan variere fra 10 mm til 3 59 mm. Beitens andre ende har et smidd hode 3, men kan ha andre utforminger, også gjenget. En ringformet plate er festet, f.eks. sveiset, eller på annen måte anbrakt rundt bolten 1 i en kort avstand fra det gjengede endeparti.

En mutter 5 har en gjenget boring 6 for å kunne skrus på boltens 1 gjengede lengde 2. Mutteren 5 har et skiveformet hode 7 hvis diameter kan være like stor eller noe mindre enn borehullet B, (se fig. 2), slik at mutteren kommer i anlegg med borehullets motsatte vegger. Mutteren kan være utstanset, smidd i ett stykke eller varre fremstilt i to deler.

En sylindrisk hylse 8 er fremstilt av kjemisk bundet, gradert sand. Kvisen har et gjennomløpende hull 9 med en konisk munning 10 i den ene ende. Hylsen kan ha en lengde på ca 100 mm og en diameter på ca. 16 mm, slik at den kan oppta en bolt 1 med 14,5 mm diameter. I et slikt tilfelle er hodets 7 diameter 37 mm, og elementet kan punktforankres i et borehull med en diameter på 38 mm.

Under bruk anbringes hylsen løst på bolten 1, slik at den støter mot platen 4. Mutteren 5 skrues deretter løst på boltens parti 2. En bæreplate 11 anbringes deretter på boltens 1 ende 3. Forankringselementet føres deretter opp i et borehull B i et substrat E. Elementet dreies for å tvinge mutteren 5 til tettere anlegg mot hylsen og for å komprimere denne til tett kontakt med borehullets B sideveggflater. Hensikten med kompresjonen er å overvinne den kjemiske binding og for å komprimere hylsen, slik at partiklene beveger seg tettere sammen, med den følge at hylsen 8 blir kortere men bredere, dvs. at partiklene komprimeres slik at de danner en ring mellom elementet og borehullet B. Som følge av at mutterens 5 bredeste ende har stort sett samme diameter som borehullet B, utøves det en stor kraft over stort sett hele overflatearealet på hver av hylsens 8 ender når denne trykkes sammen mellom mutteren 5 og platen 4. Følgelig trer de kompakterte partikler i hylsen 8 inn i høy friksjonstakt med borehullets B vegg.

Under henvisning til fig. 3 festes den ene ende D av en forankringsbolt av stål i et borehulls B blindende utboret i sub-stratet E. Som vist er den ene ende D festet på plass med herde-harpiks, men det kan anvendes andre systemer, såsom et legeme som vist i fig. 1 og 2 eller en sementsammensetning eller en mekanisk forankring såsom et ekspansjoirshylster. Et antall hylser S rager langs bolten 1 mot munningen av hullet B, idet hylsene er stablet oppå hverandre. På denne måte dannes det en kolonne mellom bolten 1 og borehullets veggflate. Hylsene er fremstilt av silikatbundet, gradert sand eller gradert aggregat.

Hylsene stampes i posisjon enten med luftverktøy eller manuelt for å øke friksjonen mellom de bundne partikler, slik at forankringens lastbærende kapasitet økes opp mot boltens 1 styrke.

Utførelsen ifølge fig. 3 kan modifiseres. F.eks. kan det anvendes en enkelt hylse S, og en plate (ikke vist) kan anvendes for å bli presset mot den laveste hylses nærmeste flate. Platen kan ha gripetunger som kan danne feste i hullets B vegg. Bolten kan være forspent avhengig av hvilken forankring som skal utformes. Boltens nedre ende kan rage gjennom en plate over bore-hullåpningen og kan være gjenget for at en mutter kan skrus i anlegg mot platen. Den nedre ende kan også være utformet slik at den virker som en understøttelse.

Ifølge utførelsesformen som vist i fig. 4 er hylsen 8 løst anbrakt på bolten, slik at det ligger på platen 4. Mutteren skrus deretter løst på boltens gjengede parti 2. Elementet tvinges deretter opp i et borehull i et substrat E. Bolten 1 dreies for hånd ved å anvende krokpartiet 3 for å tvinge mutteren 5 i tettere inngrep med hylsen og for å komprimere partiklene i hylsen til tett kontakt med hverandre og borehullets B sidevegger.

Som følge av at mutterens 5 bredeste ende stort sett er like stor som borehullets B diameter, utøves det en stor kraft på stort sett hele overflatearealet i hver ende av hylsen når den komprimeres mellom mutteren 5 og platen 4. Følgelig tvinges mutteren inn i en høy friksjonskontakt med borehullets B veggflater.

Hylsen kan anvendes sammen med en rekke av slike bolter for å holde en kabellengde til taket i en gruvegang.

Som vist i fig. 5 kan to vegger Wl og W2 forbindes med et veggfeste som rager gjennom et par fluktende hull Bl og B2 i veggene Wl og W2. Veggfestet omfatter et forankringselement 31, såsom en stålstang som har gjengede ender 32,33. En ringformet plate 34 er anbrakt på stangen i en avstand fra en gjenget ende 3 3 og fastholdes ved hjelp av en dobbeltmutter 35. En mutter 36 med en gjenget boring 37 er dimensjonert slik at den passer på den gjengede ende 33. Mutteren 36 har en plate 38 som er noe mindre enn hullets Bl diameter. En sylindrisk hylse 40 er fremstilt av kjemisk bundet klassert sand, dvs. bundet ved hjelp av herdende natriumsilikat. Hylsen 40 er anbrakt på stangen 31 mellom platene 34 og 38. Stangen 31 er mye lengre enn hullet Bl i veggen Wl. En lengde av hylsen 41 er lokalisert på stangen Bl og rager fra platen 34 mot den gjengede ende 32. Hylsens 41 lengde svarer til avstanden mellom veggene Wl og W2.

Under anvendelse tvinges stangen 31 gjennom veggen W2 og inn i hullet Bl i veggen Wl og dreies slik at hylsen 40 kommer i kontakt med hullets Bl vegger. Ettersom stangen 31 dreies, komprimeres hylsen 40 aksialt, og som følge av at hylsen er fremstilt av komprimerbart, bundet, partikkelformig materiale, overvinnes bindkraften, og partiklene i hylsen 40 tvinges nærmere sammen, slik at de komprimerte partikler kommer i tett kontakt med veggene i hullet Bl, slik det er vist i fig. 5b. Hylsen blir deretter sikkerhetsbelastet opp til en bestemt grense ved hjelp av en hydraulisk jekk H. En ringformet plate 38a anbringes over den gjengede ende 32 etterfulgt av en andre hylse 40a, som er lik hylsen 40. Den andre hylse blir deretter belastet, slik at den kommer i kontakt med hullets B2 vegg, idet endemutteren 36a skrus til. på denne måte utformes det et veggfeste som kan holde de to vegger Wl og W2 sammen, slik det er vist i fig 5c.

I utførelsen som vist i fig. 6 har hver hylse 40b en kort stang 31b med forelengelser 42, mens hylsene har form av en mas-siv sylinder 43 av jern eller ikke-jernmetall eller av plast, såsom nylon, og har hull 44 for å oppta forlengelsene. I utførel-sesformen ifølge fig. 7 er hylsen 45 støpt på stedet av betong, harpiks eller lignende. Veggfestet er lett å tilpasse og prøvebe-laste. Den kompakterbare hylse er lett å deformere, slik at stangen kan pos isjonsforankres. Hylsen kan bare anvendes én gang, mens stangen eller stengene kan brukes omigjen.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere under henvisning til de etterfølgende eksempler.

Eksempel 1

En hylse 8 ifølge fig. 1 ble støpt i form av en herdebland-ing av gradert sand og med lengde 150 mm, ytre diameter på 3 5 mm og en indre diameter på 18 mm. Et borehull med diameter 38 mm ble utboret i en betongblokk med en trykkfasthet på 60 M/mm<3>. En bolt ble punktforankret i borehullet under anvendelse av en mutter 5 med et hode med diameter 37 mm. Bolten ble belastet opp til 4 tonn. Etter en uke ble den punktforankrede bolten testet, og belastningen viste seg å være den samme.

Eksempel 2

Et borehull med diameter 3 8 mm og lengde 1,8 m ble utboret i taket i en kullgruvesjakt. En hylse av silikatbundet gradert aggregat ble støpt til en boltlengde som vist i fig. 1 for å danne en hylse med diameter 34 mm og lengde 270 mm. Hylsen ble støpt under anvendelse av en sammensetning av partikkelformig materiale (i vektdeler).

Bolten hadde en maksimal strekkfasthet på 12 tonn. Bolten ble innsatt i borehullet B med hylseenden først inntil den nådde hullets blindende. Bolten 1 ble deretter dreiet, og dette førte til at partiklene på hylsens overflate skrapet mot borehullveggen slik at hylsen 8 ble fastlåst. Fortsatt dreining av bolten trykket hylsen sammen mellom mutteren 5 og platen 4, idet partiklene bevegde seg tettere sammen, slik at de dannet en lastbærende ring mellom bolten 1 og borehullveggen Bl. Forankringen ble deretter belastet med 5-6 tonn, noe den tålte. Bolten ble deretter fjernet og kunne brukes på nytt uten vanskeligheter.

Eksempel 3

Det ble utboret et borehull i taket i en gullgruve. En for-håndsfremstilt hylse med diameter 34 mm og lengde 270 mm av bundet partikkelformig materiale ble festet til en stang med diameter 14,5 mm og lengde 1,8 m og med en form som er vist i fig. 1, bortsett fra at platen var bevegelig. Stangen ble anbrakt i hullet med hylseenden forst. Et rør ble ført inn på stangen og tvunget oppover for å komprimere hylsen slik at bindkreftene ble overvunnet og partiklene komprimert. Røret ble deretter fjernet. Etter at stangen på denne måte var punktfestet ble stangen utsatt for en vridning, og en belastning på 10 tonn ble utøvd uten negativ effekt.

Eksempel 4

Det ble utboret et borehull med diameter 38 mm og lengde 1,8 m i taket av en kullgruve. En klemring ble festet til enden av en vaier som hadde maksimal strekkfasthet på 18 tonn. En plate ble deretter tredd inn på vaieren for å støte an mot klemringen. En hylse av esterherdet, silikatbundet, gradert, skarp sand og med diameter 34 mm og lengde 270 mm ble anbrakt på vaieren for å støte an mot platen, og en annen plate ble deretter lokalisert på hylsens frie endeflate. Vaieren ble deretter anbrakt i hullet med hylseenden først. Et rør ble ført opp gjennom hullet rundt vaieren og tvunget opp med trykket fra en hydraulisk jekk for å komprimere hylsen til en lengde av 200 mm, dvs. at hylsen ble forkortet med 70 mm. Trykket overvant bindkraften til silikat-bindingen og partiklene ble kompaktert, slik at det ble dannet en lastbærende ring. Det ble utøvet en trekkraft på 14 tonn.

Claims (6)

1. Langstrakt forankringselement, omfattende en bolt (1,31) med en hylse (8,S,40,40a,40b) anbrakt rundt et lengdeparti av bolten (1,31), og organer (7,34,4,38,38a) anbrakt på hylsens (8,S,40,40a,40b) motstående ender til overføring av en kompresjonskraft til hylsen (8,S,40,40a,40b) til dannelse av en lastbærende ring rundt bolten (1,31), karakterisert ved at hylsen (8,S,40,40a,40b) fremstilles av et partikkelmateriale som sammenbindes ved hjelp av et bindemiddel som gir en forholdsvis svak bindingskraft, og at kompresjonskraften utøves for å overvinne bindingskraften, slik at partiklene pakkes sammen og hylsen utvider seg og danner den belastningsbærende ring.

2. Forankringselement i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det partikkelformede materiale i hylsen (8,S,40,40a,40b) er sammenbundet ved kjemisk binding.

3. Forankringselement i samsvar med krav 2, karakterisert ved at bindemidlet i hylsen ( 8, S,40,40a,-40b) er et silikat, eventuelt med organisk- eller gassherding.

4. Forankringselement i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved at det partikkelformede materiale i hylsen (8,S,40,40a,40b) har stor motstand mot knus ing.

5. Forankringselement i samsvar med et av kravene 1-4, karakterisert ved at partiklene i det partikkelformede materiale i hylsen (8,S,40,40a,40b) er kantete eller skarpe.

6. Forankringselement i samsvar med krav 3 eller 4, karakterisert ved at det partikkelformede materiale i hylsen (8,S,40,40a,40b) er en blanding av sand, kullstøv, grusaggregater, slagg eller lignende.