NO782814L

NO782814L - DEVICE FOR REPORTING AND FIXING STONE ANCHORS

Info

Publication number: NO782814L
Application number: NO782814A
Authority: NO
Inventors: Rudolf Gruber
Original assignee: Gd Anker Gmbh & Co Kg
Priority date: 1977-08-19
Filing date: 1978-08-18
Publication date: 1979-02-20
Also published as: SE7808726L; JPS5442805A; AT352055B; ATA604177A; CH630701A5

Description

Anordning ved avstøtting og feste av steinankere.Device for repelling and attaching stone anchors.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved avstøtt-ning og feste .av steinankere bestående av minst en forankringsplate med en boring for å stikke denne på den gjengede delen til et anker samt en mutter for feste av ankeret hvorved forankringsplaten har en oppstikkende forhøyning fra platens plan. The present invention relates to a device for supporting and attaching stone anchors consisting of at least one anchoring plate with a bore for sticking this on the threaded part of an anchor as well as a nut for attaching the anchor whereby the anchoring plate has a rising elevation from the plane of the plate.

Steinankeret har påsatte forankringsplater på tunnelsiden av de fremstikkende forankringsbolter hvilke Stiver av mot fjellet og som overfører.spennkraften mot fjellet ved at de påskrudde forankringsmuttere strammes til. Slike f orankringsplater er tidligere alltid utformet som flate stålplater. Derunder var det uheldig at forankringsplatene måtte være rettet perpendi-kulært på forankringsstangen for å gi mutteren henholdsvis skiven under denne et opplag med fullstendig flate. Da dette i de sjeldneste tilfeller stemte, måtte denne forankringsstangen under tvang tilpasse seg de asymetriske betingelsene. Forankringsstangen bøyde seg umiddlebart bak mutteren så The stone anchor has attached anchoring plates on the tunnel side of the protruding anchoring bolts which Stiver off against the rock and which transfer the tension force to the rock by tightening the screwed-on anchoring nuts. Such anchoring plates were previously always designed as flat steel plates. Underneath, it was unfortunate that the anchoring plates had to be aligned perpendicular to the anchoring rod to give the nut or the disc below it a completely flat surface. When this was true in the rarest of cases, this anchoring rod had to adapt under duress to the asymmetric conditions. The anchor rod bent immediately behind the nut then

langt at mutteren lå fullstendig imot hvorved forankringsstangen i gjengeområdet ble utsatt for en ytterligere bøyepåkjen-ning og dermed kilevirkning, hvilket førte til tidlige, til dels langt undér strekkfasthetene liggende.forankringsbrudd. Dertil var de flate forankringsplatene gjennom strekkbelast-ningen utsatt for en meget sterk tallerkenformig deformering som ga en tiltagende reduksjon av anleggsflaten. For på den ene side å øke forankringsplatens tilpassningsmuligheter mot fjellets ujevnheter ble forankringsplatene utstyrt med en presset kulekalott og en eksentrisk lengdespalte. Dette muliggjorde riktignok tilpassningen i en retning (lengde-spaltens retning) men avstivningens forhøyning ble igjen nær opphevet gjennom svekkélsen av kulekalotten ved lengdespalten. Videre kunne det ved belastningsøkning ikke forhindres at mutteren skled i sideretning i lengdespalten og ga den samme so far that the nut lay completely against which the anchoring rod in the threaded area was exposed to further bending stress and thus a wedge effect, which led to early, in some cases far below the tensile strengths lying. anchoring fracture. In addition, the flat anchoring plates were subjected to a very strong plate-like deformation through the tensile load, which resulted in an increasing reduction of the contact surface. To, on the one hand, increase the anchoring plate's adaptability to the unevenness of the rock, the anchoring plates were equipped with a pressed ball cap and an eccentric longitudinal slot. This certainly enabled the adjustment in one direction (the direction of the longitudinal gap), but the elevation of the bracing was again almost canceled out through the weakening of the ball cap at the longitudinal gap. Furthermore, when the load increased, it was not possible to prevent the nut from sliding laterally in the longitudinal gap, giving the same

■ negative effekt som ved flate plater. ■ negative effect as with flat plates.

Videre ble lengdespaltene under belastning bøyd fra hverandreFurthermore, the longitudinal slots were bent apart under load

og mutterne trukket gjennom s<p>alten som ble vesentlig bredere på denne måten, slik at dette ankeret plutselig ikke lenger var bæredyktig. Det generelle problemet ved den kulekalott-formede forankringsplaten besto i at denne selv ved fullstendig plan kontaktflate bare lå an med den flattrykte flaten av kulekalotten mens den opprinnelig plane delen til forankringsplaten bøyde seg opp tallerkenformig. Som ytterligere negativ effekt begynte mutteren så å stanse seg gjennom den flattrykte platen såfremt det ikke allerede forut forankringsstangen røk ved ekstrem bøye-strekkbelastning. and the nuts pulled through the s<p>alt which became significantly wider in this way, so that this anchor was suddenly no longer load-bearing. The general problem with the spherical cap-shaped anchoring plate was that even with a completely flat contact surface, this only abutted the flattened surface of the spherical cap, while the originally flat part of the anchoring plate bent up in a saucer-like manner. As a further negative effect, the nut then began to punch through the flattened plate, provided that the anchoring rod did not already crack due to extreme bending-tensile stress.

Foreliggende oppfinnelse tilsikter derfor å frembringe en anordning for avstøtting og feste av steinankere som motstår et større steintrykk enn så var tilfelle ved vanlige forankrings-plateanordninger med sammenlignbar materialstyrke.- Det har videre vist seg at belastningsevnen til kjente forankrings-plateanordninger ikke er nøyaktig forutbestembar. Ved en be-stemt type ligger f.eks. belastningsgrensen i et relativt høyt område mellom 12 og 18 tonn. Således var det også et mål å frembringe en forankringsplateanordning med nøyaktig forut be-stembar belastningsgrense . Videre skulle det foreligge en tilpasshingsmulighet til steinen og en fullkommen kontaktflate skulle også oppnås ved høyere belastning. Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at forhøyningen har form av en kjegleflate og at boringens vegg er utformet konisk eller som konvergerende konveks ringflate til boringsaksen og mutteren eller en foran mutteren laget ring eller hylsedel i kontaktflateområdet er utformet konisk eller som konveks eller konkav konvergerende ringflate til mutterens akse. Kreftefordelingen er vesentlig gun-stigere enn tidligere ved denne plateanordningen. Kjeglen viser seg ifølge en lengre forsøksrekke som spesielt motstands-dyktig og stabil og er ikke utsatt for bøyepåkjenningen som den kjente kulekalotten da forankringsstangens strekkraft opp-deles i vektorer som faller sammen med dem kjegleflaten frem-bringer. Det er derfor hensiktsmessig at kjegleflaten er presset kaldt ut av den flate forankringsplaten. Videre er det fordelaktig når åpningsvinkelen til platens kjegleflate er ca. The present invention therefore aims to produce a device for repelling and attaching stone anchors which resists a greater rock pressure than was the case with ordinary anchoring plate devices with comparable material strength.- It has also been shown that the load capacity of known anchoring plate devices cannot be precisely determined in advance. For a certain type, e.g. the load limit in a relatively high area between 12 and 18 tonnes. Thus, it was also a goal to produce an anchoring plate device with a load limit that can be precisely determined in advance. Furthermore, there should be an adaptation option to the stone and a perfect contact surface should also be achieved at higher loads. This is achieved according to the invention in that the elevation has the shape of a cone surface and that the wall of the bore is designed conically or as a converging convex annular surface to the drilling axis and the nut or a ring or sleeve part made in front of the nut in the contact surface area is designed conically or as a convex or concave converging annular surface to the nut's axis. The force distribution is significantly more favorable than previously with this plate arrangement. According to a longer series of tests, the cone proves to be particularly resistant and stable and is not exposed to the bending stress like the known ball cap as the anchor rod's tensile force is divided into vectors that coincide with those produced by the cone surface. It is therefore appropriate that the cone surface is cold pressed out of the flat anchoring plate. Furthermore, it is advantageous when the opening angle of the plate's cone surface is approx.

! 120° og åpningsvinkelen til veggens konus ca. 90°. Den ovenfor nevnte hylse henholdsvis mutter kan også ha større lengde og på ytterflaten henholdsvis kontaktflaten være konisk utformet hvorved den koniske vinkelen fortrinnsvis ér mindre enn 20°. Den relativt lange konus tillater en mykere og mer ettergivende til-passning av forankringsplateanordningen til steintrykket. Dette er særlig fordelaktig ved sterkt svellende fjell. Selv når mutteren eller hylsen trekkes inn i boringen oppstår bare kon-trollert utvidelse av boringen, men ikke deformasjon av plate-kjeglen. ! 120° and the opening angle of the wall's cone approx. 90°. The above-mentioned sleeve or nut can also have a greater length and on the outer surface or the contact surface be conically designed, whereby the conical angle is preferably less than 20°. The relatively long cone allows a softer and more compliant adaptation of the anchoring plate device to the stone pressure. This is particularly advantageous on strongly swelling mountains. Even when the nut or sleeve is pulled into the bore, only controlled expansion of the bore occurs, but no deformation of the plate cone.

Et forankringsfeste forsterkes ifølge en hensiktsmessig ut-førelsesform av op<p>finnelsen ved at en første forankringsplate er satt på forankringsstangen og en mutter påskrudd og trukket til for forankringsfestet og at minst en ytterligere forankringsplate er satt på forankringsstangen og en ytterligere mutter er anordnet på forankringsstangen. En type forankringsplate som er tilstede på en byggeplass kan forsterkes på denne måten. Videre viser det seg ofte at fjellet først når en likevekts-tilstand etter noen uker igjen og mange ankere belastes spesielt sterkt i løpet av denne tiden. Belastes forankringsplaten over sin tillatelige bæreevne kan så mutteren trekkes igjennom plateboringen. I disse tilfeller er overlagringen med en ytterligere forankringsplate med høyere belastningsgrense hensiktsmessig som først da trer i funksjon. Skulle et forankringsfeste være underdimensjonert, lar dette seg likeledes korrigere på den ovenfor beskrevne måten. Det kan videre også være anordnet flere plater over hverandre - f.eks. hver enkelt sikret ved hjelp av en mutter. Formen til den overlagrede platen kan også velges slik at den griper over den underliggende platen og selv kommer i inngrep med fjellet. An anchoring fixture is reinforced according to an appropriate embodiment of the invention in that a first anchoring plate is placed on the anchoring rod and a nut is screwed on and tightened for the anchoring fixture and that at least one further anchoring plate is placed on the anchoring rod and a further nut is arranged on anchor rod. A type of anchoring plate that is present on a construction site can be reinforced in this way. Furthermore, it often turns out that the rock only reaches an equilibrium state after a few weeks and many anchors are particularly heavily loaded during this time. If the anchoring plate is loaded beyond its permissible bearing capacity, the nut can then be pulled through the plate bore. In these cases, the superimposition with an additional anchoring plate with a higher load limit is appropriate, which only then comes into operation. Should an anchorage be undersized, this can also be corrected in the manner described above. Furthermore, several plates can also be arranged one above the other - e.g. each secured by means of a nut. The shape of the superimposed plate can also be chosen so that it grips over the underlying plate and engages with the rock itself.

Utførelseseksempler på oppfinnelsesgjenstand er vist i tegning-ene. Fig. 1 viser et tverrsnitt gjennom en forankringsplate, fig'. 2, 3 og 4 varianter av kontaktflatene mellom mutter og boring, fig. 5 et monteringseksempel på en ytterligere sikrings-plate og fig. 6 en alternativ mutter-utførelse med konushyise. Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings. Fig. 1 shows a cross-section through an anchoring plate, fig'. 2, 3 and 4 variants of the contact surfaces between nut and bore, fig. 5 a mounting example of a further securing plate and fig. 6, an alternative nut design with a conushyise.

Forankringsplaten 1 ifølge fig. 1 består av stål og har i sén-r trum en kjegleflate 2 som stikker opp fra plateflaten med The anchoring plate 1 according to fig. 1 consists of steel and has a cone surface 2 in the center drum that protrudes from the plate surface with

I IN

åpningsvinkelen a. Denne kjegleflaten fremstilles fortrinns- | vis ved kaldpressing. I kjegleaksen ligger en boring 3 hvis vegg er konisk utformet (konusvinkel 3) • Platen 1 bringes ved hjelp av en mutter 5 på en forankringsstang 6 og trekkes fast mot fjellet, til det ønskede forankringsfestet er nådd. the opening angle a. This cone surface is produced preferentially | show by cold pressing. In the axis of the cone is a bore 3 whose wall is conically designed (cone angle 3) • The plate 1 is brought by means of a nut 5 onto an anchoring rod 6 and pulled firmly against the rock, until the desired anchoring point is reached.

Platen 1 ligger dermed an mot fjellet. Anleggsflaten 7 til mutteren 5 er tilsvarende konisk utformet som veggkonus 4 til boringen \ 3 denne utformingen gir en jevnere trekkraftfor-deling i platen selv og muliggjør en spesielt stor bæreevne for platen med nøyaktig definerbar grensebelastning (se kraft-vektorene i fig. 1) . Plate 1 thus rests against the mountain. The bearing surface 7 of the nut 5 is similarly conically designed as the wall cone 4 of the bore \ 3 this design provides a more even distribution of tensile force in the plate itself and enables a particularly large bearing capacity for the plate with a precisely definable limit load (see the force vectors in fig. 1).

Fig. 2 viser en utførelsesvariant av kontaktflaten mellom mutter og boring. Kontaktflaten 7' er rundt utformet og ligger an mot den koniske boringen 4. På denne måten skjer bare en sirkelformet berøring mellom mutter og boring. Den even-eventuelle tilpassningen av forankringsplaten 1 på en skråning i fjellet blir derved lettere. Selvfølgelig er det mulig at kontaktflaten 7' er fremskutt på en spesiell ringdel i form av en skive til en normal mutter. Dette gjelder også for alle andre ytterligere utforminger av anleggs flaten. Fig 3 viser en konveks rotasjonsflate som boringsvegg 4' hvorpå konusflaten 7 til mutteren ifølge fig. 1 ligger an. Eoringsveggen ifølge Fig. 2 shows an embodiment of the contact surface between nut and bore. The contact surface 7' is round and rests against the conical bore 4. In this way, only a circular contact occurs between the nut and the bore. The possible adaptation of the anchoring plate 1 on a slope in the mountain is thereby made easier. Of course, it is possible that the contact surface 7' is advanced on a special ring part in the form of a disc for a normal nut. This also applies to all other further designs of the construction surface. Fig 3 shows a convex rotational surface as bore wall 4' on which the cone surface 7 of the nut according to fig. 1 is connected. The ring wall according to

fig. 4 tilsvarer utførelsen ifølge fig. 3. Anleggsflaten 7<11>til'mutteren henholdsvis en eventuell skivedel tilsvarer en konkav ringflate. Konusformen er dog i alle de tre eksemplene i det vesentlige synlige. Ved en forandring av disse forut-settes at oppdelingen av den akseale trekkraftvektoren til forankringsstangen skjer på den måte som er vist i fig. 1. fig. 4 corresponds to the embodiment according to fig. 3. The abutment surface 7<11>to the nut or any disc part corresponds to a concave ring surface. The cone shape is, however, essentially visible in all three examples. In the event of a change to these, it is assumed that the division of the axial traction force vector of the anchor rod takes place in the manner shown in fig. 1.

Fig. 5 viser sikringen til et steinanker gjennom en annen forankringsplate . Den nedre delen av fig. 5 tilsvarer utførelsen ifølge fig. 1.• Bare den koniske delen av mutteren som omfatter anleggs flaten er i fig. 5 et separat konstruksjonselement - i skiven 8. Fig. 5 shows the securing of a stone anchor through another anchoring plate. The lower part of fig. 5 corresponds to the embodiment according to fig. 1.• Only the conical part of the nut that includes the contact surface is in fig. 5 a separate construction element - in the disk 8.

I øvre del av fig. 5 er det anordnet en ytterligere sterkere In the upper part of fig. 5, an even stronger one is arranged

forankringsplate 9 med mutteren 10 som trer i funksjon når mutteren 5 trekkes gjennom boringen 3 som følge av at belastningsgrensen til platen 1 overskrides. Fjellet kan be- anchoring plate 9 with the nut 10 which comes into operation when the nut 5 is pulled through the bore 3 as a result of the load limit of the plate 1 being exceeded. The mountain can

visst tilskrives en hvis bevegelsesfrihet inntil den sterkere platen 9 overtar belastningen. Platen 9 kan imidlertid også være slik utformet at den griper over kjegleflaten 2 til platen 1 og allerede tidlig videre straks tilstrammes for for-sterkning av platen 1, hvorved imidlertid forankringsfestet frembringes gjennom mutteren 5. certainly one whose freedom of movement is attributed until the stronger plate 9 takes over the load. However, the plate 9 can also be designed in such a way that it grips over the cone surface 2 of the plate 1 and is already immediately further tightened to strengthen the plate 1, whereby, however, the anchoring attachment is produced through the nut 5.

Ved forankringsplateariordningen ifølge fig. 6 oppnås forankringsfeste ved en mutter 11 som dog ikke umiddelbart samvirker med forankringsplaten 1, men som ligger an mot en hylse 12 med en konisk ytterflate 13 som er skjøvet over forankringsstangen 6. Boringen i platen 1 har oppad en tilsvarende konisk innervegg 4 Har hylsen 12 en flat konus, virker anordningen dynamisk gjennom fjelltrykket. Hylsen kan trekkes tilsvarende langt inn i boringen 3 uten at kjegleflaten 2 til platen 1 deformeres. Boringen 3 utsettes bare for en tillatelig utvidelse. Er In the anchoring plate arrangement according to fig. 6, the anchoring attachment is achieved by a nut 11 which, however, does not immediately interact with the anchoring plate 1, but which rests against a sleeve 12 with a conical outer surface 13 that is pushed over the anchoring rod 6. The bore in the plate 1 has a corresponding conical inner wall 4 Has the sleeve 12 a flat cone, the device works dynamically through the rock pressure. The sleeve can be pulled correspondingly far into the bore 3 without the cone surface 2 of the plate 1 being deformed. The borehole 3 is only subjected to a permissible expansion. Is

en steil konus 13 anordnet, er den del som tilsvarer hylsen 11 som er trukket over forankringsstangen 6 en skive eller en ring som i kraftfordeling tilsvarer f.eks. mutterens 5 konus 7. Mutteren 11 kan være utformet i et stykke med hylsedelen 12. a steep cone 13 is arranged, the part corresponding to the sleeve 11 which is pulled over the anchoring rod 6 is a disc or a ring which in force distribution corresponds to e.g. the nut's 5 cone 7. The nut 11 can be designed in one piece with the sleeve part 12.

Dette er fordelaktig da dette gir en større gjengelengde.This is advantageous as it gives a greater thread length.

Den separate hylsen har ved ekstrem belastning tendens til å beskadige forankringsstangens gjenging. The separate sleeve tends to damage the threading of the anchor rod under extreme load.

Claims

1. Device for supporting and fixing stone anchors consisting of at least one anchoring plate with a bore for fitting the threaded part of an anchor as well as a nut for fixing the anchor, where the anchor plate coaxial with the bore has a front elevation that protrudes from the surface of the plate characterized in that the elevation has the shape of a cone surface (2) and that the wall (4, 4') of the bore is designed conically or

as a converging convex ring surface to the bore axis and the nut (5) or a ring (8) or sleeve part (12) in front of the nut■ is designed conically in the area of the contact surface (7) or as a convex or concave ring surface converging to the nut's axis (7,

2. Device according to claim 1, characterized in that the cone surface (2) is pressed out cold from the flat anchoring plate (1).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the opening angle of the cone surface (2) to the plate is approx. 120°.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the <p> ning angle of the cone to the wall (4) is approx. 90°.

5. Device according to claims 1 or 2, characterized in that the opening angle of the cone to the wall (4) and the contact surface of the nut or sleeve (12) is less than 20°.

6. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that a first anchoring plate (1) is placed on the anchoring rod (6) and a nut (5) screwed on and tightened to secure the anchor and that at least one further anchoring plate (9 ) is placed on the anchor rod and a additional nut (10) is arranged on the anchoring rod (6).