WO1995019491A1 - VERSPANNBARER GfK-GEBIRGSANKER - Google Patents

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WO1995019491A1
WO1995019491A1 PCT/DE1995/000016 DE9500016W WO9519491A1 WO 1995019491 A1 WO1995019491 A1 WO 1995019491A1 DE 9500016 W DE9500016 W DE 9500016W WO 9519491 A1 WO9519491 A1 WO 9519491A1
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WO
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wedge
clamping sleeve
anchor according
rock anchor
rock
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Application number
PCT/DE1995/000016
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French (fr)
Inventor
Wolfgang Habe
Wilhelm Schauerte
Jochen Kasselmann
Luigi Giamundo
Original Assignee
F. Willich Berg- Und Bautechnik Gmbh & Co.
Atp S.R.L. Avanzate Tecniche Di Pultrusione
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Publication date
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Priority to EP95905526A priority patent/EP0739442B1/de
Priority to JP51876395A priority patent/JP3424190B2/ja
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Publication of WO1995019491A1 publication Critical patent/WO1995019491A1/de
Priority to GR970403003T priority patent/GR3025361T3/el

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH 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
    • E21D21/0006—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by the bolt material
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH 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
    • E21D21/0086—Bearing plates

Definitions

  • the invention relates to a rock bolt with the GRP anchor rod, the tension element which can be braced deepest in the borehole, and the clamping element on the borehole mouth side, which consists of a calotte plate and a fixing part abutting the anchor rod.
  • Mountain anchors are used in rock construction as well as in underground mining where the mountains themselves have sufficient stability, but where the layers close to the cavity produced are to be secured by tacking them together.
  • Rock anchors made of steel are known, as are those made of GRP material.
  • EP-A 94 908 discloses a glass-fiber reinforced plastic anchor, which material is not only characterized by its very high tensile strength but also by its low weight. The anchor rod as such cannot corrode, so that it also has a long service life.
  • the GRP pipe is provided with a thread on which the anchor screw is moved.
  • a GRP anchor is known from EP-A 188 174, in which a corresponding thread is applied to the end protruding from the borehole.
  • the anchor nut with spherical washer can be moved on this thread, so that the anchor can be braced. It is disadvantageous, however, that a large production outlay is required for the thread and that special importance must be attached to the formation of the thread in order to ensure the necessary power transmission. It has been shown that the thread, which is preferably glued onto the GRP pipe, does not withstand high loads, but rather tears off. In order to prevent this tearing off, according to DE-OS 29 03 694 a slitting of the GfK- The end of the tube and the insertion of a corresponding wedge are provided so that it can be braced without fear of tearing off the thread.
  • EP-A 14 426 A similar solution is known from EP-A 14 426, in which the fixing of the anchor is achieved in that an expansion sleeve which grips in the borehole is placed on the end of the tension element arranged in the borehole. At the opposite end, a tension nut is provided which can be clamped to the outer end of the tension element when rotating via tension means.
  • the spreading apart of the slotted end of the GRP pipe is achieved in that the expansion sleeve has a corresponding inner bore, which, according to a special embodiment, even runs conically in the upper region, so as to enable the expansion mandrel to be driven completely into the expansion sleeve.
  • an expansion wedge must be introduced, which requires a cross-shaped splitting of the GRP anchor rod.
  • the tensioning element can only be attached to the given ends of the anchor rod, and in particular it is not possible to ensure the effectiveness of the rock anchor even after the application of shotcrete by retightening or the like.
  • the invention is therefore based on the object of providing a fixing part which can be attached simply and securely to the end of the borehole mouth and which at the same time can also absorb high tensile loads and which is to be fixed more or less at every point of the anchor rod.
  • the object is achieved in that the fixing part of a clamping sleeve with a counter cone and a correspondingly designed wedge that can be pushed onto the anchor rod and which is displaceable in the longitudinal direction of the clamping device via a clamping device that can be displaced on the anchor rod and partially inserted into the clamping sleeve or the counter cone Counter cone is displaceable, is formed and that the wedge on the inner surface has a larger coefficient of friction than on the outer surface.
  • the GRP anchor rod can be cut to any desired length in order to complete the rock anchor by applying the tensioning element or fixing part. Due to the special design of the wedge used, slipping is prevented because, as mentioned, the inner surface has a greater coefficient of friction than the outer surface.
  • the fixing part is made of fiber composite material, the clamping sleeve consisting of radially wound plastic material.
  • This fiber composite material has a significantly more favorable property than the previously used fiber-reinforced plastic, so that the term GRP anchor rod or GRP rock anchor is no longer applicable per se.
  • the fixing part can be adjusted to the expected tensile Stungen can be adapted advantageously, tensile forces of well over 10 t can ultimately be applied, for example, by using aluminum for the wedge.
  • the material of the adapter sleeve is important, fiber composite material being applied according to the invention.
  • the adapter sleeve consists of a radial radial fiber-reinforced plastic. This material, but in particular also that of the wedge, can be designed such that the glass fibers used in each case are arranged approximately perpendicular to the anchor rod.
  • the appropriately designed adapter sleeve in particular allows more than 16 t tensile load.
  • the wedge of the fixing part is designed in two parts and in this way to represent two half-shells. These two half-shells are placed around the anchor rod and then pushed along it into the clamping sleeve or the counter cone until there is a lock due to the slope of the wedge. This is then overcome as far as possible and necessary via the tensioning device and provides the certainty that the two-part wedge assumes the necessary and correct end position.
  • the counter cone and the wedge are aligned with each other with regard to their shape, but also with regard to the material used.
  • the invention provides that the counter cone is molded onto the adapter sleeve and has a different material mixture. While the clamping sleeve as such must absorb high compressive forces, the material and the shape of the counter-cone should ensure that the wedge can also be pushed or pressed far enough in order to then apply correspondingly high frictional forces and thus enable fixing. It is also conceivable that the wedge consists of several partial wedges to be arranged one behind the other in the longitudinal direction of the clamping sleeve, which, depending on the length, mender tensile forces u. ⁇ . May be appropriate.
  • the effectiveness of the clamping element on the mouth of the borehole can be achieved by adapting the wedge and counter wedge, and of course also by means of the respective slope. It has been found to be optimal that the wedge has a wedge slope of 1 - 7.5 °, preferably 3 - 4 °. This and the specific choice of material prevent the wedge from pulling through and ensure a secure fit in the counter cone and thus in the adapter sleeve.
  • the wedge should have a higher coefficient of friction on the inner surface than on the outer surface, which can be achieved according to an expedient embodiment of the invention in that the friction surface between the anchor rod and the inner surface of the wedge is enlarged by an adapted shape.
  • the rock anchor according to the invention can also be used as an adhesive anchor or can be used for pressing work if, as provided according to the invention, the anchor rod has an inner bore. The same is achieved during the manufacturing process when the long glass fibers are placed against one another and shaped, which are then embedded in the appropriate material and dictate the dense wall of the anchor tube. Solidification material is pressed into the deepest hole of the borehole via the inner bore, so that the anchor can be glued over its entire length, with simultaneous gluing of the adjacent rock layers.
  • the inner bore is oval and / or has sections that extend to the outer surface. This particular embodiment then leads to the bulges in the predetermined regions allowing the adhesive material to pass through, so that the desired effect occurs.
  • the disadvantage here is that the tensile strength of the anchor rod may suffer, in particular if these bulges are provided more or less regularly over the length.
  • the tensioning sleeve being designed to be displaceable in the longitudinal direction of the anchor rod relative to the cathode plate. A sufficiently high pretension can thus be applied so that the effectiveness of the rock bolt is increased in a targeted manner.
  • the clamping sleeve has an external thread at the end facing the cap plate, the cap plate having a corresponding thread formation.
  • the invention provides that the clamping sleeve or the counter-cone is pivotally mounted in the spherical cap only in one direction.
  • the spherical design of the clamping sleeve can thus be completely dispensed with, which enables simpler production and which nevertheless allows the clamping element to be fixed practically at any point on the anchor rod. Since variations in the wide range are possible due to the design of the anchor rod and also of the tensioning element, the tensioning sleeve and the calotte plate can also be mounted at the same time, which is also facilitated in particular by the fact that the calotte plate is used for transportation with the cone and thus with the tensioning sleeve Shear pins are connected. If the assembly is now carried out and a first movement against one another, these shear pins are sheared off and the counter cone or the clamping sleeve can pivot and move as desired with respect to the spherical plate.
  • the wedge is driven into the counter cone by means of a clamping device.
  • the tensioning device is designed as a tensioning screw which can be displaced on the anchor rod and which has an external thread corresponding to an internal thread assigned to the tensioning sleeve.
  • the invention is characterized in particular by the fact that a rock anchor is created which can be fixed effectively and absorbing high tensile forces at the end of the borehole mouth, this being done with relatively simple means and being so simple that even inexperienced people are concerned with it can be.
  • the fixing part is delivered as a complete unit and then onto the part from the borehole mouth. protruding anchor rod pushed on, whereupon ultimately only the wedge must be tightened via the clamping screw in order to achieve an effective connection between the fixing part or clamping element and anchor rod.
  • the clamping screw has a thread which corresponds to a thread in the counter cone, so that a uniform retraction or a uniform displacement of the wedge is ensured.
  • the special design of the wedge and counter cone ensures uniform force transmission and thus a permanent and secure connection between the anchor rod and the fixing part described.
  • tensile forces of 13 t and more can be applied, so that an adaptation to the respective circumstances is also possible without having to change to another type of anchor.
  • the fixing part can advantageously be attached practically at any point on the anchor rod, so that readjustment or re-tensioning can also be achieved without any problems, especially since the bracing can be achieved by appropriate design of the fixing part.
  • Fig. 5 shows a cross section through the anchor rod
  • FIG. 6 shows a perspective illustration of the cathode plate.
  • Fig. 1 shows a rock anchor 1 in side view, with the end protruding from the borehole mouth. It is clear in the section shown here that the anchor rod 2, here consisting of a GRP pipe, is effectively connected between the calotte plate 3 and the end region with a fixing part 4, shown here in section.
  • This fixing part 4 consists of the clamping sleeve 6 and the counter-cone 7 and the wedge 8.
  • the clamping sleeve 6 consists of a radially wound GRP material, which clamping sleeve can hold 17-18 t.
  • the counter cone 7 is injection molded onto the clamping sleeve 6 and consists of a material which corresponds to the material of the wedge 8.
  • the wedge 8 on the anchor rod 2 is pushed into the counter cone 7 via the tensioning device 9, so that the uniform and effective forces act on the anchor rod 2 without leading to problem zones and thus tearing.
  • the coefficient of friction of the inner surface 10 is greater than the coefficient of friction of the outer surface 11, so that an effective "adhesion" of the wedge 8 on the anchor rod 2 is ensured.
  • the wedge 8 has an incline of 3-4.5 °, the optimum being 3 °. A slope of the wedge 8 can be prevented in any case by means of the slope and choice of material, and an effective fixing of the fixing part 4 on the anchor rod 2 can be ensured.
  • the inner wall 12 of the counter cone 7 and the outer surface 11 of the wedge 8 have a corresponding slope, so that the uniform application of the forces is ensured. A further secure absorption of the forces is ensured via the collar ring 13, the end of the clamping sleeve 6 facing the cathode plate 3.
  • the end of the counter cone 7 is provided with an extension 14, so that when the counter cone 7 is injected into the clamping sleeve 6, an intensive connection is obtained despite the different choice of materials.
  • the mating cone 7 opposite the collar ring 13 has an internal thread 15 which is designed to correspond to the external thread 17 of the clamping screw 16 serving as a clamping device 9.
  • This clamping screw 16 which expediently has a hexagon 18 or the like, can be screwed securely into the counter cone 7, in order to simultaneously press the wedge 8 into the counter cone 7.
  • the clamping sleeve 6, not shown here, is made of radially wound GRP material is virtually embedded in this counter cone 7 or, more correctly, the counter cone 6 is injection molded into the clamping sleeve or onto the clamping sleeve 6.
  • FIG. 3 shows the clamping screw 16 with the external thread 17 and the hexagon 18, it being clear that this clamping screw 16 is characterized by a simple structure.
  • the wedge 8 which is important for the effectiveness of the rock bolt 1, is shown in a perspective view in FIG. 4.
  • the outer surface 11 is characterized by the gradient of 3 - 4.5 ° already mentioned. 4 that the inner surface 10 of the wedge 8 consisting of two half-shells 20, 21 has been given an enlarged friction surface 22 by a special shape 23.
  • This shape 23 coincides with the shape of the anchor rod 2 shown in FIG. 5, so that the much higher friction surfaces 22, 22 ′ sought here are achieved. give .
  • FIG. 5 shows, as mentioned, a section through an anchor rod 2, the outer surface 26 being characterized by the shape 23 already mentioned with the enlarged friction surface 22 '.
  • An inner bore 26 is provided in the center, this inner bore being able to have an oval shape if lateral exits are desired in certain areas. Then it is expedient to provide the inner bore 26 with lateral bulges 27, 28, so that, as already mentioned, the compression material pressed up by the inner bore 26 can emerge laterally from the anchor rod 2 in certain areas.
  • FIG. 6 finally shows a perspective representation of the spherical cap 3, specifically from the side facing the clamping sleeve 6 and the counter cone 7.
  • the dome plate 3 equipped with the bore 32 specifies a sliding surface 30 which only allows the clamping sleeve 6 or the counter cone 7 to move in one direction.
  • the counter cone 7 and the clamping sleeve 6 are not spherical, so that taking into account the special design of the calotte plate 3, the described limited mobility is achieved.

Abstract

Ein Gebirgsanker (1), der an beliebiger Stelle durch Aufbringen eines Spannelementes festgelegt werden kann, verfügt über ein Fixierteil (4), das aus einer Spannhülse (6) mit Gegenkonus (7) und einem auf der Ankerstange (2) aufschiebbaren, korrespondierend mit der Spannhülse (6) ausgebildeten Keil (8) besteht. Die Keilsteigung liegt bei rund 3° und entsprechend auch die Steigung des Gegenkonus (7), so daß nicht nur ein sicheres Eintreiben des Keils (8) in den Gegenkonus (7) erreicht ist, sondern auch eine gleichmäßige Einleitung der Zugkräfte, ohne daß es zu Spannungsspitzen und damit zum Abreißen der GfK-Ankerstange kommen kann. Die GfK-Ankerstange braucht nicht aufgeschlitzt zu werden, sondern vielmehr ist eine Festlegung durch entsprechendes Aufschieben des Fixierteils (4) und Festlegen des Keils (8) durch eine Spanneinrichtung (9) bzw. eine Spannschraube (16) erforderlich, so daß die Fixierung an praktisch jeder beliebigen Stelle der Ankerstange (2) erfolgen kann.

Description

Verspannbarer GfK-Gebirgsanker
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft einen Gebirgsanker mit der GfK- Ankerstange, dem im Bohrlochtiefsten verspannbaren Zugele¬ ment und dem aus Kalottenplatte und einem an der Ankerstange anliegenden Fixierteil bestehenden bohrlochmundseitigen Spannelement.
Gebirgsanker werden im Felsbau sowie im untertägigen Bergbau dort eingesetzt, wo das Gebirge an sich genügend Standfestigkeit aufweist, wo aber die dem hergestellten Hohlraum naheliegenden Schichten durch Aneinanderheften ge¬ sichert werden sollen. Bekannt sind aus Stahl bestehende Gebirgsanker wie auch solche aus GfK-Material bestehenden. In der EP-A 94 908 ist ein glasfaserverstärkter Kunststof¬ fanker offenbart, wobei dieses Material sich neben der sehr hohen Zugfestigkeit auch noch durch ein geringes Gewicht auszeichnet. Der Ankerstab als solcher kann nicht korrodie¬ ren, so daß er auch über lange Standzeiten verfügt. Zum Ver¬ spannen wird das GfK-Rohr mit einem Gewinde versehen, auf dem die Ankerschraube bewegt wird. Aus der EP-A 188 174 ist ein GfK-Anker bekannt, bei dem ein entsprechendes Gewinde auf das aus dem Bohrloch herausragende Ende aufgebracht ist. Auf diesem Gewinde kann die Ankermutter mit Kalottenscheibe verschoben werden, so daß ein Verspannen des Ankers möglich ist. Nachteilig ist aber, daß ein großer Herstellungsaufwand für das Gewinde erforderlich ist und daß auf die Ausbildung des Gewindes besonderes Gewicht gelegt werden muß, um die notwendige Kraftübertragung abzusichern. Es hat sich ge¬ zeigt, daß das Gewinde, das auf das GfK-Rohr aufgebracht, vorzugsweise aufgeklebt ist, hohen Belastungen nicht Stand hält, sondern vielmehr abreißt. Um dieses Abreißen zu ver¬ hindern, ist nach der DE-OS 29 03 694 ein Schlitzen des GfK- Röhrendes und ein Einführen eines entsprechenden Keiles vor¬ gesehen, so daß ein Verspannen möglich ist, ohne ein Abrei¬ ßen des Gewindes befürchten zu müssen. Voraussetzung ist aber, daß an beiden Enden entsprechende Keile angebracht werden, da ansonsten das Festliegen nicht mit der ausrei¬ chenden Sicherheit möglich ist. Nachteilig ist außerdem, daß ein Verharzen des Bohrloches zwar theoretisch möglich, aber nur mit erheblichem Aufwand zu verwirklichen ist. Schlie߬ lich ist nachteilig, daß eine etwa rechtwinklige Anordnung zwischen Ankerstange und Gebirgswand erforderlich, um ein einwandfreies Verspannen der Kalottenscheibe über die Anker¬ mutter zu ermöglichen. Außerdem ist eine Mehrkeilanordnung vorgesehen, die nicht nur einen aufwendigen Herstel¬ lungsprozeß erfordert, sondern auch eine schwierige Montage. Der Keil bzw. die an beiden Enden angebrachten Keile weisen eine große Steigung auf, um ein Herausdrücken aus dem GfK- Rohr beim Spannvorgang auszuschließen. Eine ähnliche Lösung ist aus der EP-A 14 426 bekannt, bei der das Festsetzen des Ankers dadurch erreicht wird, daß auf das im Bohrloch ange¬ ordnete Ende des Zugelementes eine sich im Bohrloch fest¬ krallende Spreizhülse aufgesetzt ist. Am gegenüberliegenden Ende ist eine Zugmutter vorgesehen, die beim Drehen über Zugmittel mit dem äußeren Ende des Zugelementes verspannbar ist. Das Auseinandertreiben des aufgeschlitzten Endes des GfK-Rohres wird dadurch erreicht, daß die Spreizhülse eine entsprechende Innenbohrung aufweist, wobei diese nach einer besonderen Ausführungsform im oberen Bereich sogar konisch verläuft, um so ein völliges Eintreiben des Spreizdorns in die Spreizhülse zu ermöglichen. Nachteilig dabei ist, daß sich im Übergangsbereich, d. h. da, wo die Wand des GfK-Roh¬ res gegen die Innenwand der Spreizhülse angepreßt wird, sich Spannungsspitzen bilden, die zu einem Abreißen führen kön¬ nen, so daß dann die Wirksamkeit des Ankers ausgeschlossen ist. Die durch die Form des Spreizdorns einerseits und der Spreizhülse andererseits vorgegebene Verteilung der Kräfte ist ungünstig und darüber hinaus nicht genau ermittelbar, so daß ein genaues Arbeiten mit einer derartigen GfK-Anker-Aus- führung nicht möglich ist. Aus der DE-PS 39 02 727 schlie߬ lich ist ein GfK-Gebirgsanker bekannt, bei der Spreizdorn und Innenwand der Kegelhülse korrespondierend konisch ausge¬ bildet sind, so daß Spannungspitzen in diesem Bereich nicht auftreten können. Bei dieser wie auch bei den weiteren be¬ schriebenen Lösungen muß jeweils ein Spreizkeil eingebracht werden, der ein kreuzförmiges Aufspalten der GfK-Ankerstange erfordert. Damit kann das Spannelement nur jeweils an vor¬ gegebenen Enden der Ankerstange angebracht werden und es ist insbesondere nicht möglich, über ein Nachspannen o. ä. die Wirksamkeit des Gebirgsankers auch nach Aufbringen von Spritzbeton zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfach und sicher am bohrlochmundseitigen Ende anzubringen¬ des Fixierteil zu schaffen, das zugleich auch hohe Zugbela¬ stungen aufnehmen kann und das mehr oder weniger an jeder Stelle der Ankerstange festzulegen ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Fixierteil von einer Spannhülse mit Gegenkonus und einem auf die Ankerstange aufschiebbaren, korrespondierend ausge¬ bildeten Keil der über eine auf der Ankerstange verschieb- liche und teilweise in die Spannhülse bzw. den Gegenkonus einführbare Spanneinrichtung in Längsrichtung des Gegenkonus verschiebbar ist, gebildet ist und daß der Keil auf der In¬ nenfläche eine größere Reibzahl als auf der Außenfläche auf¬ weisend bzw. erbringenden ausgebildet ist.
Bei einem derartigen Gebirgsanker kann auf das nachtei¬ lige und den Fixierort genau festlegende Aufspalten des GfK- Rohres bzw. der GfK-Ankerstange völlig verzichtet werden. Vielmehr wird die Spannhülse mit dem Gegenkonus auf die An¬ kerstange aufgeschoben, woraufhin dann der Keil ebenfalls auf die Ankerstange aufgeschoben und in die Spannhülse mit Gegenkonus eingeschoben wird. Dabei wird dieses Einschieben des Keils in Spannhülse und Gegenkonus unterstützt bzw. be- wirkt durch eine Spanneinrichtung, die sich quasi in die Spannhülse bzw. den Gegenkonus hineinzieht und dabei den Keil vor sich herschiebt. Da der Keil auf der Innenfläche eine größere Reibzahl als auf der Außenfläche aufweisend bzw. erbringend ausgebildet ist, kann er dementsprechend in die Spannhülse bzw. den Gegenkonus eingeschoben werden. Gleichzeitig fixiert er sich und damit das gesamte Fixier¬ teil im entsprechend vorgesehen Bereich auf der GfK-Anker¬ stange, so daß eine wirksame und bleibende Verbindung ge¬ schaffen ist, ohne daß Spannungsspitzen in irgendwelchen Bereichen auftreten. Vielmehr werden die Zugkräfte gleichmä¬ ßig über die gesamte Länge der Spannhülse auf die GfK-Anker¬ stange aufgebracht, so daß ein Abreißen nicht zu befürchten ist. Soll dann ein Nachspannen vorgenommen werden, bei¬ spielsweise weil im Nachhinein Spritzbeton aufgebracht wird, so kann nach Aushärten des Spritzbetons die vorher abgenom¬ mene Spannhülse mit Gegenkonus erneut aufgebracht und wie geschildert festgesetzt werden. Damit ist eine sehr vielsei¬ tige und den betrieblichen Gegebenheiten angepaßte Lösung geschaffen, die sich durch hohe Standzeiten und wie erwähnt die Aufnahme hoher Zugkräfte auszeichnet. Besonders vorteil¬ haft dabei ist, daß die GfK-Ankerstange an beliebiger Stelle abgelängt werden kann, um durch Aufbringen des Spannelemen¬ tes bzw. Fixierteiles den Gebirgsanker zu komplettieren. Aufgrund der besonderen Ausbildung des eingesetzten Keils ist ein Abrutschen verhindert, weil wie erwähnt die Innen¬ fläche eine größere Reibzahl als die Außenfläche aufweist.
Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Fixierteil aus Faserverbundwerkstoff be¬ stehend ausgebildet ist, wobei die Spannhülse aus radial ge¬ wickeltem Kunststoffmaterial besteht. Dieser Faserverbund¬ werkstoff weist eine wesentlich günstigere Eigenschaft als der bisher eingesetzte faserverstärkte Kunststoff auf, so daß der Begriff GfK-Ankerstange bzw. GfK-Gebirgsanker an sich nicht mehr zutreffend ist. Über Materialvariationen kann das Fixierteil den jeweiligen zu erwartenden Zugbela- stungen vorteilhaft angepaßt werden, wobei letztlich bei¬ spielsweise durch Verwendung von Aluminium für den Keil Zug¬ kräfte von deutlich über 10 t aufgebracht werden können. Wichtig ist darüber hinaus das Material der Spannhülse, wo¬ bei gemäß der Erfindung Faserverbundwerkstoff aufgebracht wird. Die Spannhülse besteht dabei aus radial gewickeltem faserverstärktem Kunststoff aterial. Dabei kann dieses Mate¬ rial, insbesondere aber auch das des Keils so ausgebildet sein, daß die jeweils zum Einsatz kommenden Glasfasern annä¬ hernd senkrecht zur Ankerstange stehend angeordnet sind. Die entsprechend ausgebildete Spannhülse insbesondere läßt mehr als 16 t Zuglast zu.
Um das Anordnen des Keils zu erleichtern, ist erfin¬ dungsgemäß vorgesehen, daß der Keil des Fixierteils zweitei¬ lig und dabei zwei Halbschalen darstellen ausgebildet ist. Diese beiden Halbschalen werden um die Ankerstange herumge¬ legt und dann auf ihr entlang in die Spannhülse bzw. den Ge¬ genkonus hineingeschoben, bis es zu einem Sperren durch die Steigung des Keils kommt. Diese wird dann über die Spannein¬ richtung soweit möglich und notwendig überwunden und gibt die Sicherheit, daß der zweiteilige Keil die jeweils notwen¬ dige und richtige Endposition einnimmt.
Gegenkonus und Keil sind bezüglich ihrer Formgebung aufeinander abgestellt, aber auch bezüglich des zum Einsatz kommenden Materials. Um hier eine jeweilige Abstimmung zu ermöglichen, sieht die Erfindung vor, daß der Gegenkonus an die Spannhülse angespritzt ist und eine davon abweichende Materialmischung aufweist. Während die Spannhülse als solche ja hohe Druckkräfte aufnehmen muß, soll das Material und die Form des Gegenkonus sicherstellen, daß sich der Keil auch weit genug hineindrücken bzw. pressen läßt, um dann entspre¬ chend hohe Reibkräfte aufzubringen und so ein Fixieren zu ermöglichen. Denkbar ist es dabei auch, daß der Keil aus mehreren in Längsrichtung der Spannhülse hintereinander an¬ zuordnenden Teilkeilen besteht, was je nach Länge, aufzuneh- mender Zugkräfte u. ä. zweckmäßig sein kann.
Wie schon erwähnt, ist die Wirksamkeit des Spannelemen¬ tes am Bohrlochmund durch Anpassung von Keil und Gegenkeil zu erreichen und dabei natürlich auch über die jeweilige Steigung. Dabei hat sich als optimal herausgestellt, daß der Keil eine Keilsteigung von 1 - 7,5°, vorzugsweise 3 - 4° aufweist. Dies und die bestimmte Materialwahl verhindern ein Durchziehen des Keils und gewährleisten einen immer sicheren Sitz in dem Gegenkonus und damit in der Spannhülse.
Ist aus bestimmten Gründen die Materialauswahl zu ändern, so ist dies ohne großen Aufwand auch bezüglich des zum Einsatz kommenden Materials dadurch möglich, daß der entsprechende Keil entsprechend ausgewählt bzw. materialmä¬ ßig vorgegeben wird. Dies ist besonders günstig, wenn der Keil 25 - 35 % der Gesamtmaterialmenge von Keil und Gegen¬ konus aufweist.
Weiter vorne ist bereits darauf hingewiesen worden, daß auf jeden Fall der Keil auf der Innenfläche eine größere Reibzahl als auf der Außenfläche aufweisend bzw. erbringend ausgebildet sein soll, wobei dies gemäß einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung dadurch erreicht werden kann, daß die Reibfläche zwischen Ankerstange und Innenfläche des Keils durch angepaßte Formgebung vergrößert ist. So ist es beispielsweise denkbar, die Oberfläche der Ankerstange durch entsprechende bogenförmige Ausnehmungen o. ä. wirksam zu vergrößern.
Nach einer zweckmäßigen Ausbildung ist es darüber hin¬ aus aber auch möglich, die Innenfläche des Keils aufzurauhen oder ihr eine ähnliche Oberflächengestaltung zu zuordnen, um auf diese Art und Weise die Reibzahl gezielt zu verändern, d. h. zu erhöhen. Dabei wird in der Regel die Fläche des Keils verändert und nicht auch die des Gegenkonus; dies al¬ lein schon deshalb, weil die entsprechende Innenfläche des Keils und die der Ankerstange aneinanderliegen.
Der erfindungsgemäße Gebirgsanker kann auch als Kleber¬ anker eingesetzt werden oder für Verpreßarbeiten zum Einsatz kommen, wenn wie erfindungsgemäß vorgesehen die Ankerstange eine Innenbohrung aufweist. Entsprechendes wird während des Herstellungsvorganges beim Aneinanderlegen und Formen der langen Glasfasern erreicht, die dann in entsprechendes Mate¬ rial eingebettet die dichte Wandung des Ankerrohres vorge¬ ben. Über die Innenbohrung wird Verfestigungsmaterial in das Bohrlochtiefste eingepreßt, so daß der Anker über seine ge¬ samte Länge verklebt werden kann, bei gleichzeitiger Verkle¬ bung der anliegenden Gebirgsschichten.
Will man sicherstellen, daß über die Länge der Anker¬ stange gesehen an mehreren Stellen Kunstharz oder sonstiges Verfestigungsmaterial austreten kann, so ist es vorteilhaft, wenn die Innenbohrung oval ausgebildet ist und/oder ab¬ schnittsweise bis an die Außenfläche reichende Ausbuchtungen aufweist. Diese besondere Ausführungsform führt dann dazu, daß in den vorgegebenen Bereichen die Ausbuchtungen einen Durchtritt des Klebematerials ermöglichen, so daß der ge¬ wünschte Effekt eintritt. Nachteilig ist dabei, daß die Zug¬ festigkeit der Ankerstange eventuell darunter leidet, insbe¬ sondere dann, wenn über die Länge gesehen mehr oder weniger regelmäßig diese Ausbuchtungen vorgesehen sind.
Dann, wenn ein Spannen des Gebirgsankers notwendig ist, kann dies mit Hilfe einer Weiterbildung der Erfindung da¬ durch erreicht werden, daß die Spannhülse gegenüber der Ka¬ lottenplatte in Längsrichtung der Ankerstange verschieblich ausgebildet ist. Damit kann eine ausreichend hohe Vorspan¬ nung aufgebracht werden, so daß die Wirksamkeit des Gebirg¬ sankers gezielt erhöht wird. Dies wird insbesondere dadurch möglich, daß die Spannhülse am der Kalottenplatte zugewand¬ ten Ende ein Außengewinde aufweist, wobei die Kalottenplatte eine korrespondierende Gewindeausbildung hat. Um das Spannelement weiter zu vereinfachen, sieht die Erfindung vor, daß die Spannhülse bzw. der Gegenkonus in der Kalottenplatte nur in eine Richtung schwenkbar gelagert ist. Es kann somit auf die ballige Ausführung der Spannhülse völ¬ lig verzichtet werden, was eine einfachere Herstellung er¬ möglicht und was dennoch das Fixieren des Spannelementes praktisch an jeder beliebigen Stelle der Ankerstange zuläßt. Da durch die Ausbildung der Ankerstange und auch des Spann¬ elementes Variationen im weiten Rahmen möglich sind, können Spannhülse und Kalottenplatte auch gleichzeitig montiert werden, was insbesondere auch dadurch erleichtert ist, daß die Kalottenplatte für den Transport mit dem Gegenkonus und damit mit der Spannhülse über Scherstifte verbunden ist. Erfolgt nun die Montage und eine erste Bewegung gegeneinan¬ der, so werden diese Scherstifte abgeschert und der Gegen¬ konus bzw. die Spannhülse kann sich gegenüber der Kalotten¬ platte beliebig verschwenken und bewegen.
Das Eintreiben des Keils in den Gegenkonus erfolgt über eine Spanneinrichtung. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn die Spanneinrichtung als auf der Ankerstange ver- schiebliche Spannschraube ausgebildet ist, die ein mit einem der Spannhülse zugeordneten Innengewinde korrespondierendes Außengewinde aufweist. Diese Ausbildung, d. h. also die Spannschraube, die auf der Ankerstange in die Spannhülse eingeschraubt werden kann, gibt die Möglichkeit, den Keil gleichmäßig und wirksam so einzuschieben, daß ein wirksames Festlegen des Spannelementes bzw. Fixierteiles auf der An¬ kerstange erreicht wird.
Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein Gebirgsanker geschaffen ist, der am bohrlochmundsei- tigen Ende wirksam und hohe Zugkräfte aufnehmend festgelegt werden kann, wobei dies mit relativ einfachen Mitteln er¬ folgt und so einfach ist, daß auch Ungeübte damit beschäf¬ tigt werden können. Das Fixierteil wird als komplette Ein¬ heit angeliefert und dann auf die aus dem Bohrlochmund her- ausstehende Ankerstange aufgeschoben, woraufhin letztlich nur noch der Keil über die Spannschraube festgezogen werden muß, um eine wirksame Verbindung zwischen Fixierteil bzw. Spannelement und Ankerstange zu erreichen. Die Spannschraube verfügt über ein Gewinde, das mit einem Gewinde im Gegenko¬ nus übereinstimmt, so daß ein gleichmäßiges Einziehen bzw. ein gleichmäßiges Verschieben des Keils gesichert ist. Durch die besondere Ausführung von Keil und Gegenkonus ist eine gleichmäßige Krafteinleitung gesichert und damit eine blei¬ bende und sichere Verbindung zwischen Ankerstange und dem beschriebenen Fixierteil. Durch entsprechende Materialwahl können Zugkräfte von 13 t und mehr aufgebracht werden, so daß auch eine Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten mög¬ lich ist, ohne auf eine andere Art des Ankers übergehen zu müssen. Vorteilhaft kann das Fixierteil praktisch an belie¬ biger Stelle der Ankerstange angebracht werden, so daß auch ein Nachjustieren oder Nachspannen problemlos erreicht wer¬ den kann, zumal die Verspannung durch eine entsprechende Ausbildung des Fixierteils erreicht werden kann.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen- standeε ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungs¬ beispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzel¬ teilen dargestellt ist. Es zeigen:
Fig. 1 einen Gebirgsanker am bohrlochmundseiti- gen Ende im Schnitt,
Fig. 2 den Gegenkonus im Schnitt,
Fig. 3 die Spanneinrichtung bzw. Spannschraube im Schnitt,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Keils,
Fig. 5 einen Querschnitt durch die Ankerstange und
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der Ka¬ lottenplatte. Fig. 1 zeigt einen Gebirgsanker 1 in Seitenansicht und zwar mit dem aus dem Bohrlochmund herausragenden Ende. Dabei wird in dem hier wiedergegebenen Schnitt deutlich, daß die Ankerstange 2, hier aus einem GfK-Rohr bestehend, wirksam zwischen Kalottenplatte 3 und Endbereich mit einem Fixier¬ teil 4, hier im Schnitt wiedergegeben, verbunden ist.
Dieses Fixierteil 4 besteht aus der Spannhülse 6 und dem Gegenkonus 7 sowie dem Keil 8. Die Spannhülse 6 besteht aus einem radial gewickeltem GfK-Material, wobei diese Spannhülse 17 - 18 t aufnehmen kann.
Der Gegenkonus 7 ist an die Spannhülse 6 angespritzt und besteht aus einem mit dem Material des Keils 8 korres¬ pondierenden Material.
Über die Spanneinrichtung 9 wird der Keil 8 auf der An¬ kerstange 2 entlang in den Gegenkonus 7 hineingeschoben, so daß die gleichmäßigen und wirksamen Kräfte auf die Anker¬ stange 2 einwirken, ohne hier zu Problemzonen und damit Ab¬ rissen zu führen.
Die Reibzahl der Innenfläche 10 ist größer als die Reibzahl der Außenfläche 11, so daß eine wirksame "Haftung" des Keils 8 auf der Ankerstange 2 gewährleistet ist. Der Keil 8 weist eine Steigung von 3 - 4,5° auf, wobei das Opti¬ mum bei 3° liegt. Über Steigung und Materialwahl kann ein Durchziehen des Keils 8 auf jeden Fall verhindert und ein wirksames Festlegen des Fixierteils 4 auf der Ankerstange 2 sichergestellt werden.
Die Innenwand 12 des Gegenkonuε 7 und die Außenfläche 11 des Keils 8 weisen eine korrespondierende Steigung auf, so daß die gleichmäßige Aufbringung der Kräfte gesichert ist. Über den Bundring 13, die die Spannhülse 6 am der Ka¬ lottenplatte 3 zugewandten Ende ist eine weitere sichere Aufnahme der Kräfte sichergestellt, wobei am gegenüberlie- genden Ende der Gegenkonus 7 mit einer Erweiterung 14 ver¬ sehen ist, so daß sich beim Einspritzen des Gegenkonus 7 in die Spannhülse 6 eine intensive Verbindung trotz unter¬ schiedlicher Materialwahl ergibt.
An dem Bundring 13 gegenüberliegenden Ende des Gegenko¬ nus 7 weist dieser ein Innengewinde 15 auf, das mit dem Au¬ ßengewinde 17 der als Spanneinrichtung 9 dienenden Spannschraube 16 korrespondierend ausgebildet ist. Diese Spannschraube 16, die zweckmäßigerweise einen Sechskant 18 o. ä. aufweist, kann so sicher in den Gegenkonus 7 einge¬ schraubt werden, um dabei gleichzeitig den Keil 8 in den Gegenkonuε 7 hineinzupressen.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Gegenkonus 7, wo¬ bei hier am der Kalottenplatte 3 zugewandten Ende 31 der Bundring 13 deutlich wird und am gegenüberliegenden Ende mit dem Innengewinde 15 die Erweiterung 14. Die hier nicht dar¬ gestellte Spannhülse 6 aus radial gewickeltem GfK-Material wird quasi in diesen Gegenkonus 7 eingebettet bzw. richtiger gesagt der Gegenkonus 6 wird in die Spannhülse bzw. an die Spannhülse 6 angespritzt.
Fig. 3 zeigt die Spannschraube 16 mit dem Außengewinde 17 und dem Sechskant 18, wobei deutlich wird, daß sich diese Spannschraube 16 durch einen einfachen Aufbau auszeichnet.
Der für die Wirksamkeit des Gebirgsankers 1 wichtige Keil 8 ist in Fig. 4 in perspektivischer Darstellung wieder¬ gegeben. Die Außenfläche 11 ist durch die schon erwähnte Steigung von 3 - 4,5° gekennzeichnet. Bei der Darstellung nach Fig. 4 wird deutlich, daß die Innenfläche 10 des aus zwei Halbschalen 20, 21 bestehenden Keils 8 durch eine be¬ sondere Formgebung 23 eine vergrößerte Reibfläche 22 erhal¬ ten hat. Diese Formgebung 23 stimmt mit der aus Fig. 5 er¬ sichtlichen Form der Ankerstange 2 überein, so daß sich hier die angestrebten wesentlich höheren Reibflächen 22, 22' er- geben .
Fig. 5 zeigt wie erwähnt einen Schnitt durch eine An¬ kerstange 2, wobei die Außenfläche 26 durch die schon er¬ wähnte Formgebung 23 mit der vergrößerten Reibfläche 22' gekennzeichnet ist. Mittig ist hier eine Innenbohrung 26 vorgesehen, wobei diese Innenbohrung eine ovale Form erhal¬ ten kann, wenn in gewissen Bereichen seitliche Austritte gewünscht sind. Dann ist es zweckmäßig, die Innenbohrung 26 mit seitlichen Ausbuchtungen 27, 28 zu versehen, so daß wie schon erwähnt in gewissen Bereichen das durch die Innenboh¬ rung 26 hochgepreßt Verpreßmaterial seitlich aus der Anker¬ stange 2 austreten kann.
Fig. 6 schließlich zeigt eine perspektivische Darstel¬ lung der Kalottenplatte 3 und zwar von der der Spannhülse 6 und dem Gegenkonus 7 zugewandten Seite her. Hier wird deut¬ lich, daß die mit der Bohrung 32 ausgerüstete Kalottenplatte 3 eine Gleitfläche 30 vorgibt, die der Spannhülse 6 bzw. dem Gegenkonus 7 nur eine Bewegung in eine Richtung ermöglicht. Der Gegenkonus 7 bzw. die Spannhülse 6 sind nicht ballig ausgeführt, so daß unter Berücksichtigung der besonderen Ausbildung der Kalottenplatte 3 sich die beschriebene be¬ grenzte Bewegbarkeit einstellt.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen al¬ lein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Gebirgsanker mit der GfK-Ankerstange, dem im Bohrlochtiefsten verspannbaren Zugelement und dem aus Kalot¬ tenplatte und einem an der Ankerstange anliegenden Fixier¬ teil bestehenden bohrlochmundseitigen Spannelement, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß das Fixierteil (4) von einer Spannhülse (6) mit Gegenko¬ nus (7) und einem auf die Ankerstange (2) aufschiebbaren, korrespondierend ausgebildeten Keil (8) der über eine auf der Ankerstange (2) verschiebliche und teilweise in die Spannhülse bzw. den Gegenkonus einführbare Spanneinrichtung (9) in Längsrichtung des Gegenkonus verschiebbar ist, gebil¬ det ist und daß der Keil (8) auf der Innenfläche (10) eine größere Reibzahl als auf der Außenfläche (11) aufweisend bzw. erbringenden ausgebildet ist.
2. Gebirgsanker nach Anspruch l , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß das Fixierteil (4) aus Faserverbundwerkstoff bestehend ausgebildet ist, wobei die Spannhülse (6) aus radial gewik- keltem Kunststoffmaterial besteht.
3. Gebirgsanker nach Anspruch 1 und Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß der Keil (8) des Fixierteils (4) zweiteilig und dabei zwei Halbschalen (20, 21) darstellend ausgebildet ist.
4. Gebirgsanker nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Gegenkonus (7) an die Spannhülse (6) angespritzt ist und eine davon abweichende Materialmischung aufweist.
5. Gebirgsanker nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Keil (8) aus mehreren in Längsrichtung der Spannhül- se (6) hintereinander anzuordnenden Teilkeilen besteht.
6. Gebirgsanker nach Anspruch 1 bis Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Keil (8) eine Keilsteigung von 1 - 7,5°, vorzugswei¬ se 3 - 4° aufweist.
7. Gebirgsanker nach Anspruch 1 bis Anspruch 6 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß der Keil (8) 25 - 35 % der Gesamtmaterialmenge von Keil (8) und Gegenkonus (7) aufweist.
8. Gebirgsanker nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß die Reibfläche (22) zwischen Ankerstange (2) und Innen¬ fläche (10) des Keils (8) durch angepaßte Formgebung (23) vergrößert ist.
9. Gebirgsanker nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß die Innenfläche (10) des Keils (8) aufgerauht ist oder eine ähnliche Oberflächengestaltung aufweist.
10. Gebirgsanker nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i.c h n e t, daß die Ankerstange (2) eine Innenbohrung (26) aufweist.
11. Gebirgsanker nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß die Innenbohrung (26) oval ausgebildet ist und/oder ab¬ schnittsweise bis an die Außenfläche (25) reichende Ausbuch¬ tungen (27, 28) aufweist.
12. Gebirgsanker nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß die Spannhülse (6) gegenüber der Kalottenplatte (3) in Längsrichtung der Ankerstange (2) verschieblich ausgebildet ist.
13. Gebirgsanker nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spannhülse (6) am der Kalottenplatte (3) zugewandten Ende (31) ein Außengewinde aufweist.
14. Gebirgsanker nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spannhülse (6) bzw. der Gegenkonus (7) in der Kalot¬ tenplatte nur in eine Richtung schwenkbar gelagert ist.
15. Gebirgsanker nach Anspruch 1 und Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , daß die Kalottenplatte (3) für den Transport mit dem Gegen¬ konus (7) und damit mit der Spannhülse (6) über Scherstifte verbunden ist.
16. Gebirgsanker nach Anspruch 1 bis Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spanneinrichtung (9) als auf der Ankerstange (2) verschiebliche Spannschraube (16) ausgebildet ist, die ein mit einem der Spannhülse (6) zugeordneten Innengewinde (15) korrespondierendes Außengewinde (17) aufweist.
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