WO2018086781A1 - Ankeranordnung mit boden, bodenanker und verfahren zum verankern - Google Patents

Ankeranordnung mit boden, bodenanker und verfahren zum verankern Download PDF

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WO2018086781A1
WO2018086781A1 PCT/EP2017/071642 EP2017071642W WO2018086781A1 WO 2018086781 A1 WO2018086781 A1 WO 2018086781A1 EP 2017071642 W EP2017071642 W EP 2017071642W WO 2018086781 A1 WO2018086781 A1 WO 2018086781A1
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WO
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anchor
ground
tension element
anchoring
anchor body
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/071642
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ulli Wiedenmann
Josef Mair
Original Assignee
Bauer Spezialtiefbau Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74—Means for anchoring structural elements or bulkheads
    • E02D5/76—Anchorings for bulkheads or sections thereof in as much as specially adapted therefor
    • E02D5/765—Anchorings for bulkheads or sections thereof in as much as specially adapted therefor removable

Definitions

  • Anchor assembly with ground, ground anchors and method of anchoring
  • the invention relates to an anchor assembly in the ground with a ground anchor with an elongated tension element which is introduced into a bore in the ground, wherein the anchor element is connected to the tie element at a bottom anchoring portion, which has a larger outer diameter than the tension element, and the ground anchor a heating device for releasing the tension element, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a ground anchor for such an anchor arrangement, with an elongated tension element, to which an anchor body can be fixedly connected to a base-side anchoring section, according to the preamble of claim 7.
  • the invention relates to a method for anchoring a ground anchor in the ground, in which a hole is created in the ground, the ground anchor is at least partially introduced into the bore and then an anchor body is formed on a bottom anchoring portion of an elongated tension element of the ground anchor, according to the preamble of claim 8.
  • Anchor arrangements with ground anchors are used, for example, in the anchoring of excavation pit walls in the existing floor. By anchoring arrangement so that pending on a pit wall pressure forces can be dissipated in the rear floor.
  • a hole is first created through the excavation support wall in the rear floor.
  • the hole can be a length of up to 10 m and more.
  • a ground anchor is introduced with an elongated tension element made of a steel material.
  • An anchoring body is created on the ground-side anchoring section of the tension element by introducing a settable mass in the ground, which is connected firmly to the tension element and the ground after setting. After curing of the anchoring body can be placed on a free head element of the ground anchor a tendon, in particular screwed.
  • the clamping element is applied to the excavation support wall and can thus initiate pending pressure forces on the tension element in the rear floor.
  • ground anchors it is desired to dismantle the ground anchors, for example when closing the excavation pit. This may be necessary for reasons of environmental protection, for example, if as few residues as possible should remain in the soil after completion of the construction work, or if the anchorages represent obstacles in the adjoining land. Furthermore, a recovery of at least parts of the ground anchor and resource-saving.
  • EP 0 583 725 A1 describes a ground anchor with a tension element, which is formed at least in regions from a special ferromagnetic material.
  • the tension element can be heated beyond the Curie temperature of the steel material in a certain section, so that the strength of the tension element in the separation section is reduced.
  • the tension element is separated in the separation section. The separated part of the tension element can thus be removed from the ground.
  • tension elements of ground anchors with mechanical separating elements, such as threaded portions.
  • mechanical separating sections are expensive to produce and lead to increased costs.
  • releasable threaded portions often represent a limitation of the maximum applied tensile load.
  • the invention is based on the invention to provide an anchor assembly, a ground anchor and a method of anchoring, with which in a simple and efficient manner anchoring is possible, while at the same time the possibility for easy release is maintained.
  • connection with the tension element is formed with a connection material which firmly connects the tension element to the anchor body at ambient temperature, the connection being releasable at a predetermined solution temperature which differs from the ambient temperature.
  • a basic idea of the invention is to provide a special connecting material between the anchor body and the tension element which considerably reduces its strength at a prescribed dissolution temperature and thus allows the tension element to be released from the anchor body.
  • the connecting material thus represents an intermediate element between the anchor body, which remains in the ground, and the elongated metallic tension element. In a complete release of the tension element this can later again for another armature arrangement are used, which significantly reduces the cost of materials and thus the cost of anchoring.
  • a temperature difference between the ambient temperature and the dissolving temperature should preferably be at least 100 ° C or more.
  • the dissolution temperature is achieved by heating. It is also possible in principle to provide a colder solution temperature which is below the ambient temperature.
  • the heating device is to be understood as a cooling device, with which a cooling medium is supplied.
  • Plastics can become brittle at low temperatures below 0 ° C and lose their strength.
  • Another advantage of the invention is that conventional tension members and ground anchors can be used without these themselves being constructed of special materials or steels.
  • the bonding material comprises a plastic material and / or a metallic material which melts or decomposes at the dissolution temperature.
  • any suitably suitable plastic material can be used for this purpose, which ensures a firm connection between the metallic tension element and the anchoring body at ambient temperatures, which is usually formed from a concrete material.
  • a metal such as tin, or a metallic alloy may be provided. It may also be appropriate to use a mixture of plastic and a metallic material.
  • a particularly preferred choice of material according to one embodiment of the invention is that the connecting material is a polyamide, in particular PA6-I Ultramid B3L.
  • Polyamide is a polymer that allows a good bond between different materials. Also provides polyamide at ambient conditions, ie at a temperature of 23 ° C high strength. Increasing the temperature to about 200 ° C decreases the strength many times over. Polyamide melts in a temperature range above approx. 270 ° C and can decompose at even higher temperatures.
  • a particularly preferred choice of material consists in the plastic PA6-I Ultramid B3L, which can be obtained from BASF AG. Ultramid is a registered trademark of BASF AG. This material has a yield strength of 70 MPa at 23 ° C.
  • the connecting material is formed as a sleeve, which at least on the ground side anchoring portion of the tension element is firmly applied.
  • the application can be done in any way, such as by casting or in a mechanical manner by pressing.
  • the attachment of a sleeve-shaped connecting material can be additionally supported by means of mechanical stops or form elements on the tension element and / or on the anchoring body and / or the sleeve body.
  • the heating device is particularly preferred for the heating device to be provided at least in the bottom-side anchoring section of the tension element. This allows a targeted heating of the anchoring portion, if a release is desired.
  • the heating device can be designed in any way.
  • a particularly efficient embodiment is achieved according to a preferred embodiment of the invention in that the heating device is designed as an electric heater.
  • the heating device can have a heating coil in the region of the anchoring section.
  • a particularly simple embodiment can be achieved in that the metallic tension element is used as a whole as an electrical resistance element for generating electrical heating heat.
  • an electrical forward or return line can be provided in an interior of the tubular tension element.
  • a voltage can be applied between two end regions of the tension element, so that at least in sections a current flows through the tension element. This flowing current leads to a corresponding heat generation due to the electrical resistance of the tension element.
  • the tension member may be a tie rod or a pull cord of a steel material. It is also possible to provide an inductive heating device with an induction coil, which has a metallic heating element inductively.
  • the heating element may be embedded in the connecting material.
  • the ground anchor according to the invention is characterized in that at least at the bottom anchoring portion for anchoring with the anchor body, a connecting material is attached, which connects the tension element firmly to the anchor body at ambient temperature and the connection to the anchor body at a predetermined Lieretemperaturlösbar is, which is dependent on the environment Stem makes a difference.
  • the ground anchor is provided in particular for the anchor arrangement described above. With the ground anchor according to the invention in particular the advantages described above can be achieved.
  • the ground anchor can also be referred to as expansion anchor.
  • the ground anchor may preferably be formed as a grout anchor or a so-called Gewi anchor.
  • the invention is characterized in that at least at the bottom anchoring portion of the tension element, a connecting material is attached, which connects the tension element firmly to the anchor body at ambient temperature, that at least the bottom-side anchoring portion is brought to a dissolution temperature to remove the tension element from the ground, in which the connection to the anchor body dissolves, and that the tension element is pulled out of the ground.
  • the hole can be made with a separate drilling tool or through the ground anchor itself.
  • a release of the tension element from the anchor body is understood to mean the achievement of a significantly reduced strength of the connection material between the anchor body and the tension element, so that the tension element can be pulled out of the anchor body and the ground with a defined release force.
  • a preferred method variant of the invention is that the anchor body is introduced by introducing a hardenable anchoring mass via a feed line along the tension element in the ground, wherein the hardenable mass hardens to the anchor body.
  • the method can basically be carried out as previously known anchoring methods.
  • the connection material is applied in any desired manner, preferably in a sleeve shape, at least at the base-side anchoring section. After introduction of the tension element prepared in this way into the ground, the flowable anchoring mass in the region of the ground-side anchoring section on the tension element is introduced via a feed line.
  • the anchoring mass can penetrate into deeper, radially spaced from the tension element bottom portions, so that a relatively large anchoring body is formed in the ground.
  • From- hardenable mass may in particular be a concrete mass or other mass with a cement paste.
  • the heating of the anchoring portion of the tension element can take place in any desired manner. Heating could be formed via a burner or by chemically generating the heat energy. According to a development of the invention, it is particularly efficient that the heating of the at least bottom-side anchoring section of the tension element takes place by means of an electrical heating device. At the free end of the tension element corresponding connections can be provided for an electrical energy source. Preferably, the electrical heating device is formed directly by the tension element and / or provided only on the anchoring portion of the tension element.
  • the invention is preferably used for supporting excavation walls.
  • the ground anchor according to the invention can also be used elsewhere, for example in a slope protection, in tunnels, on ground plates, etc.
  • Figure 1 is a schematic cross-sectional view of an anchor assembly according to the invention with anchored ground anchor.
  • Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of the anchor assembly according to the invention with dissolved ground anchor.
  • a rod-shaped ground anchor 20 is introduced into a bore 7 in the bottom 5.
  • the bore 7 can be created by a separate drilling tool or directly by the ground anchor 20 when introduced into the ground 5.
  • the ground anchor 20 has a rod-shaped, elongate tension element 22, on whose bottom-side end region an anchoring portion 24 is arranged.
  • a sleeve 18 is formed from a connecting material 16.
  • the connecting material 16 is a in the present embodiment special polymer, especially Ultramid.
  • the sleeve 18 constitutes a connecting element which connects the tension element 22 with an outer annular anchoring body 12.
  • the anchoring body 12 is formed by introducing or injecting a hardenable mass from a surface 6 of the bottom 5 along the tension member 22 via a feed line.
  • a flowable concrete suspension which hardens after injection into the anchor body 12 can be used as an anchoring mass.
  • the anchor body 12 is connected via the sleeve 18 fixed to the anchoring portion 24 of the tension member 22 in normal environmental conditions.
  • the ambient temperature in the exemplary embodiment is 23 ° C., the strength values in principle also applying to temperatures up to 0 ° C. and below.
  • a tensioning member 26 can be applied approximately via a threaded connection.
  • the tendon 26 can thus act on the surface 6 of the bottom 5 acting compressive forces, such as those caused on excavation walls, and derive via the tension element 22 and the anchor body 12 in the rear regions of the bottom 5.
  • the tension member 22 may have a length of several meters, in particular up to 15 m and longer.
  • the ground anchor 20 can easily be pulled out of the ground 5 again, as shown in FIG.
  • the tension element 22 of the ground anchor 20 is heated at least in the region of the anchoring portion 24 via a heater, not shown, from the ambient temperature to a dissolution temperature of for example 220 ° C.
  • the heating device may be an electric heating coil or the metallic tension element 22 itself, electrical energy being supplied from a surface 6 of the base 5 via lead connections (not shown).
  • the strength of the bonding material 16 decreases considerably, to about 10% of the original strength at ambient temperature.
  • the sleeve 18 is destroyed from the polymer or bonding material 16.
  • Connecting material 16 may remain both on an inner side of the annular anchor body 12 and on an outer side of the tension element 22. The tension element 22 released by the anchor body 12 can thus be pulled out of the ground 5 relatively easily.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ankeranordnung im Boden, mit einem Bodenanker mit einem länglichen Zugelement, welches in eine Bohrung in dem Boden eingebracht ist, wobei mit dem Zugelement an einem bodenseitigen Verankerungsabschnitt ein Ankerkörper verbunden ist, welcher einen größeren Außendurchmesser als das Zugelement aufweist, und der Bodenanker eine Heizeinrichtung zum Lösen des Zugelements umfasst. Ein besonders effizientes Lösen des Zugelementes wird dadurch erreicht,dass die Verbindung mit dem Zugelement mit einem Verbindungsmaterial gebildet ist, welches bei Umgebungstemperatur das Zugelement fest mit dem Ankerkörper verbindet, wobei die Verbindung bei einer vorgegebenen Lösetemperatur lösbar ist. Die Erfindung umfasst weiterhin einen hierfür vorgesehen Bodenanker sowie ein Verfahren zum Verankern.

Description

Ankeranordnunq mit Boden, Bodenanker und Verfahren zum Verankern
Die Erfindung betrifft eine Ankeranordnung im Boden mit einem Bodenanker mit einem länglichen Zugelement, welches in eine Bohrung in dem Boden eingebracht ist, wobei mit dem Zugelement an einem bodenseitigen Verankerungsabschnitt ein Ankerkörper verbunden ist, welcher einen größeren Außendurchmesser als das Zugelement aufweist, und der Bodenanker eine Heizeinrichtung zum Lösen des Zugelements umfasst, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Bodenanker für eine solche Ankeranordnung, mit einem länglichen Zugelement, an welchen an einem bodenseitigen Verankerungsabschnitt ein Ankerkörper fest verbindbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verankern eines Bodenankers im Boden, bei dem eine Bohrung in dem Boden erstellt wird, der Bodenanker zumindest teilweise in die Bohrung eingebracht wird und anschließend ein Ankerkörper an einem bodenseitigen Verankerungsabschnitt eines länglichen Zugelementes des Bodenankers ausgebildet wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Ankeranordnungen mit Bodenankern werden beispielsweise bei einer Rückveranke- rung von Baugrubenwänden im anstehenden Boden verwendet. Durch die Ankeranordnung können so die auf eine Baugrubenwand anstehenden Druckkräfte in den rückwärtigen Boden abgeleitet werden.
Zum Ausbilden einer Ankeranordnung wird zunächst eine Bohrung durch die Baugrubenstützwand in den rückwärtigen Boden erstellt. Die Bohrung kann eine Länge von bis zu 10 m und mehr aufweisen. In die Bohrung wird ein Bodenanker mit einem länglichen Zugelement aus einem Stahlmaterial eingebracht. An einem bodenseiti- gen Verankerungsabschnitt des Zugelementes wird durch Einbringen einer abbindbaren Masse im Boden ein Verankerungskörper erstellt, welcher nach dem Abbinden fest mit dem Zugelement und dem Boden verbunden ist. Nach Aushärten des Verankerungskörpers kann an einem freien Kopfelement des Bodenankers ein Spannglied aufgesetzt, insbesondere aufgeschraubt werden. Das Spannelement liegt an der Baugrubenstützwand an und kann so anstehende Druckkräfte über das Zugelement in den rückwärtigen Boden einleiten.
In bestimmten Fällen ist es gewünscht, etwa beim Schließen der Baugrube, die Bodenanker rückzubauen. Dies kann etwa aus Umweltschutzgründen geboten sein, wenn möglichst wenige Rückstände nach Abschluss der Bauarbeiten in Boden verbleiben sollen, oder wenn die Verankerungen Hindernisse in den angrenzenden Grundstücken darstellen. Weiterhin ist eine Rückgewinnung zumindest von Teilen des Bodenankers auch ressourcenschonend.
Im Stand der Technik sind zumindest teilweise ausbaufähige Bodenanker bekannt, welche auch Ausbauanker genannt werden. So beschreibt die EP 0 583 725 A1 einen Bodenanker mit einem Zugelement, welches zumindest bereichsweise aus einem speziellen ferromagnetischen Material gebildet ist. Über eine elektrische Heizeinrichtung kann das Zugelement in einem bestimmten Abschnitt über die Curietemperatur des Stahlmaterials hinaus erhitzt werden, so dass sich die Festigkeit des Zugelementes im Trennabschnitt vermindert. Bei Anlage einer entsprechenden Zuglösekraft wird das Zugelement im Trenn abschnitt abgetrennt. Der abgetrennte Teil des Zugelementes kann so aus dem Boden entfernt werden.
Ein derartiger gattungsgemäßer Bodenanker ist aufgrund der Verwendung besonderer Stähle kostenaufwändig in der Herstellung. Zudem wird das Zugelement beim Lösen zerteilt und damit teilweise zerstört. Es verbleibt ein metallischer Abschnitt weiterhin im Boden. Des Weiteren sind zum Erhitzen von Metall auf eine Curietemperatur ganz erhebliche Temperaturen von bis zu 1000°C und mehr notwendig, was eine entsprechend hohe Energieaufbringung bedingt. Die Bereitstellung einer entsprechend hohen Strommenge an einer Baustelle ist oftmals schwierig und auch unter dem Gesichtspunkt der Arbeitssicherheit problematisch. Ähnliche Ausbauanker mit einer Heizeinrichtung zur Festigkeitsreduzierung eines speziellen metallischen Abschnitts des Zugelementes gehen auch aus der DE 195 00 091 C1 oder der CH 603 915 A5 hervor.
Weiterhin ist es bekannt, Zugelemente von Bodenankern mit mechanischen Trennelementen, etwa mit Gewindeabschnitten zu versehen. Derartige mechanische Trennabschnitte sind jedoch fertigungstechnisch aufwändig und führen zu erhöhten Kosten. Zudem stellen etwa lösbare Gewindeabschnitte häufig eine Begrenzung der maximal aufbringbaren Zugbelastung dar.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Ankeranordnung, einen Bodenanker sowie ein Verfahren zum Verankern anzugeben, mit welchen in einer einfachen und effizienten Weise ein Verankern möglich ist, wobei gleichzeitig die Möglichkeit zu einem einfachen Lösen gewahrt wird.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Ankeranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , einen Bodenanker mit den Merkmalen des Anspruchs 7 beziehungsweise ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Ankeranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mit dem Zugelement mit einem Verbindungsmaterial gebildet ist, welches bei Umgebungstemperatur das Zugelement fest mit dem Ankerkörper verbindet, wobei die Verbindung bei einer vorgegebenen Lösetemperatur die lösbar ist, welche sich von der Umgebungstemperatur unterscheidet.
Eine Grundidee der Erfindung besteht darin, zwischen dem Ankerkörper und dem Zugelement ein spezielles Verbindungsmaterial vorzusehen, welches bei einer vorgesehenen Lösetemperatur seine Festigkeit erheblich reduziert und so das Zugelement vom Ankerkörper gelöst werden kann. Somit ist es grundsätzlich möglich, das Zugelement insgesamt vom Ankerkörper zu trennen, so dass dieses vorzugsweise rückstandsfrei aus dem Boden mit einer vorgesehenen Lösekraft entfernt werden kann. Das Verbindungsmaterial stellt somit ein Zwischenelement zwischen dem Ankerkörper, welcher im Boden verbleibt, und dem länglichen metallischen Zugelement dar. Bei einem vollständigen Lösen des Zugelementes kann dieses später wieder für eine andere Ankeranordnung eingesetzt werden, was den Materialaufwand und damit die Kosten für eine Verankerung erheblich reduziert.
Ein Temperaturunterschied zwischen der Umgebungstemperatur und der Lösetemperatur sollte vorzugsweise mindestens 100°C oder mehr betragen. Vorzugsweise wird die Lösetemperatur durch Erhitzen erzielt. Es ist grundsätzlich auch möglich, eine kältere Lösetemperatur vorzusehen, welche unterhalb der Umgebungstemperatur liegt. In diesem Fall ist die Heizeinrichtung als eine Kühleinrichtung zu verstehen, mit welcher ein Kühlmedium zugeführt wird.
Kunststoffe können bei niedrigen Temperaturen unter 0°C verspröden und so ihre Festigkeit verlieren.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass herkömmliche Zugelemente und Bodenanker verwendet werden können, ohne dass diese selbst aus speziellen Materialien oder Stählen aufgebaut sein müssen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass das Verbindungsmaterial ein Kunststoffmaterial und/oder ein metallisches Material aufweist, welches bei der Lösetemperatur schmilzt oder sich zersetzt. Grundsätzlich kann hierzu jedes entsprechend geeignete Kunststoffmaterial verwendet werden, welches bei Umgebungstemperaturen eine feste Verbindung zwischen dem metallischen Zugelement und dem Verankerungskörper sicherstellt, welche üblicherweise aus einem Betonmaterial gebildet ist. Auch ein Metall, etwa Zinn, oder eine metallische Legierung kann vorgesehen sein. Es kann auch eine Mischung aus Kunststoff und einem metallischen Material zweckmäßig sein.
Eine besonders bevorzugte Materialauswahl besteht nach einer Ausführungsform der Erfindung darin, dass das Verbindungsmaterial ein Polyamid, insbesondere PA6-I Ultramid B3L ist. Polyamid ist ein Polymer, welches eine gute Verbindung zwischen unterschiedlichen Werkstoffen erlaubt. Auch gewährt Polyamid bei Umgebungsbedingungen, also bei einer Temperatur von 23°C eine hohe Festigkeit. Bei einer Erhöhung der Temperatur auf etwa 200°C nimmt die Festigkeit um ein Vielfaches ab. In einem Temperaturbereich ab ca. 270°C schmilzt Polyamid und kann sich bei noch höheren Temperaturen zersetzen. Eine besonders bevorzugte Materialauswahl besteht in dem Kunststoff PA6-I Ult- ramid B3L, welcher von der BASF AG bezogen werden kann. Ultramid ist dabei eine eingetragene Marke der BASF AG. Dieses Material hat bei 23°C eine Streckfestigkeit von 70 MPa. Nach Versuchen an einem zylindrischen Zugelement mit einem Außendurchmesser von 1 ,5 cm bei einer hülsenförmigen Anordnung des Kunststoffmaterials um das Zugelement mit einer Wanddicke von 1 cm und einer Anbringungslänge von 10 cm wird die Übertragung von Haltekräften von über 98100 N, also einer Last von etwa 10 t ermöglicht. Bei einer entsprechenden Erhöhung der Verbindungslänge der Kunststoffhülse zum Zugelement können auch noch größere Zug- und Haltekräfte bei einer Umgebungstemperatur von 23°C aufgenommen werden.
Eine Temperaturerhöhung dieses Polymermaterials auf 220°C führt zu einer Absenkung der Streckfestigkeit auf 5 MPa, also zu einem Absinken auf weniger als 10% der Ursprungsfestigkeit. Bei dem durchgeführten Probekörper mit 10 cm Länge und 1 cm Wanddicke an einem Zugelement mit einem Außendurchmesser von 1 ,5 cm ist Zugkraft auf 7181 ,7 N begrenzt. Bei Überschreiten dieser Kraft kann so das metallische Zugelement von dem Ankerkörper gelöst werden.
Bei einer weiteren Erhöhung der Temperatur ist sogar eine weitere Absenkung der Lösekraft möglich.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass eine Aufheizung eines derartigen Körpers aus diesem Kunststoffmaterial selbst bei einer begrenzten Heizleistung von 2000 W relativ schnell erreicht werden könnte. So kann ein Erreichen der Lösetemperatur innerhalb von unter 10 s bewirkt werden. Auch bei stark Wärme ableitenden Bodenverhältnissen, etwa bei anstehendem Wasser, können Aufheizzeiten von deutlich unter 1 Min. erreicht werden, bis ein Lösen bei der gewünschten geringen Lösekraft ermöglicht wird.
Die genannten Werte beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsbeispiele. Abhängig vom Anwendungsfall und den verwendeten Materialien können sich Abweichungen ergeben.
Besonders bevorzugt nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es, dass das Verbindungsmaterial als eine Hülse ausgebildet ist, welche zumindest auf den boden- seitigen Verankerungsabschnitt des Zugelementes fest aufgebracht ist. Das Aufbringen kann in beliebiger Weise erfolgen, etwa durch Angießen oder in mechanischer Weise durch Aufpressen. Die Befestigung eines hülsenförmigen Verbindungsmaterials kann dabei zusätzlich mittels mechanischer Anschläge oder Formelemente am Zugelement und/oder am Verankerungskörper und/oder dem Hülsenkörper unterstützt sein.
Besonders bevorzugt ist es nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung, dass zumindest in dem bodenseitigen Verankerungsabschnitt des Zugelementes die Heizeinrichtung vorgesehen ist. Diese erlaubt ein gezieltes Aufheizen des Verankerungsabschnittes, wenn ein Lösen gewünscht ist.
Grundsätzlich kann die Heizeinrichtung in einer beliebigen Weise ausgeführt sein. Eine besonders effiziente Ausgestaltung wird nach einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung dadurch erreicht, dass die Heizeinrichtung als eine elektrische Heizeinrichtung ausgebildet ist. Die Heizeinrichtung kann dabei im Bereich des Verankerungsabschnitts eine Heizspule aufweisen. Eine besonders einfache Ausbildung kann dadurch erreicht werden, dass das metallische Zugelement insgesamt als ein elektrisches Widerstandselement zum Erzeugen von elektrischer Heizwärme verwendet wird. Hierzu kann in einem Inneren des rohrförmig ausgebildeten Zugelementes eine elektrische Hin- oder Rückleitung vorgesehen sein. Somit kann zwischen zwei Endbereichen des Zugelementes eine Spannung aufgebracht werden, so dass zumindest abschnittsweise durch das Zugelement ein Strom fließt. Dieser fließende Strom führt aufgrund des elektrischen Widerstandes des Zugelementes zu einer entsprechenden Wärmeerzeugung. Das Zugelement kann eine Zugstange oder ein Zugseil aus einem Stahlmaterial sein. Es kann auch eine induktive Heizeinrichtung mit einer Induktionsspule vorgesehen sein, welche ein metallisches Heizelement induktiv aufweist. Das Heizelement kann in dem Verbindungsmaterial eingebettet sein.
Der erfindungsgemäße Bodenanker ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an dem bodenseitigen Verankerungsabschnitt zum Verankern mit dem Ankerkörper ein Verbindungsmaterial angebracht ist, welches bei Umgebungstemperatur das Zugelement fest mit dem Ankerkörper verbindet und die Verbindung zum Ankerkörper bei einer vorgegebenen Lösetemperaturlösbar ist, welche sich von der Umgebungstem- peratur unterscheidet. Der Bodenanker ist insbesondere für die zuvor beschriebene Ankeranordnung vorgesehen. Mit dem erfindungsgemäßen Bodenanker können insbesondere die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt werden. Der Bodenanker kann auch als Ausbauanker bezeichnet werden. Der Bodenanker kann vorzugsweise als ein Verpressanker oder ein sogenannter Gewi-Anker ausgebildet sein.
Hinsichtlich des Verfahrens ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an dem bodenseitigen Verankerungsabschnitt des Zugelementes ein Verbindungsmaterial angebracht wird, welches bei Umgebungstemperatur das Zugelement fest mit dem Ankerkörper verbindet, dass zum Entfernen des Zugelementes aus dem Boden zumindest der bodenseitige Verankerungsabschnitt auf eine Lösetemperaturgebracht wird, bei welcher sich die Verbindung zum Ankerkörper löst, und dass das Zugelement aus dem Boden gezogen wird. Die Bohrung kann mit einem separaten Bohrwerkzeug oder durch den Bodenanker selbst erstellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere mit dem zuvor beschriebenen Bodenanker und der zuvor beschriebenen Ankeranordnung durchführbar. Im Sinne der Erfindung ist unter einem Lösen des Zugelementes vom Ankerkörper das Erreichen einer erheblich reduzierten Festigkeit des Verbindungsmaterials zwischen dem Ankerkörper und dem Zugelement zu verstehen, so dass das Zugelement mit einer definierten Lösekraft aus dem Ankerkörper und dem Boden gezogen werden kann.
Eine bevorzugte Verfahrensvariante der Erfindung besteht darin, dass der Ankerkörper durch Einbringen einer aushärtbaren Verankerungsmasse über eine Zuführleitung entlang des Zugelementes in den Boden eingebracht wird, wobei die aushärtbare Masse zu dem Ankerkörper aushärtet. Dabei kann das Verfahren grundsätzlich wie bisher bekannte Verankerungsverfahren durchgeführt werden. Jedoch ist vor dem Einbringen des Zugelementes zumindest an dem bodenseitigen Verankerungsabschnitt das Verbindungsmaterial in beliebiger Weise, vorzugsweise in einer Hülsenform aufgebracht. Nach dem Einbringen des so vorbereiteten Zugelementes in den Boden wird über eine Zuführleitung die fließfähige Verankerungsmasse im Bereich des bodenseitigen Verankerungsabschnitts am Zugelement eingebracht. Durch eine vorzugsweise vorgesehene Druckaufbringung kann die Verankerungsmasse in tiefere, radial vom Zugelement beabstandete Bodenbereiche eindringen, so dass ein relativ großer Verankerungskörper im Boden gebildet wird. Die aus- härtbare Masse kann insbesondere eine Betonmasse oder eine sonstige Masse mit einem Zementleim sein.
Grundsätzlich kann das Aufheizen des Verankerungsabschnitts des Zugelementes in beliebiger Weise erfolgen. Ein Aufheizen könnte über einen Brenner oder über ein chemisches Erzeugen der Wärmeenergie gebildet werden. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es besonders effizient, dass das Aufheizen des zumindest boden- seitigen Verankerungsabschnitts des Zugelementes mittels einer elektrischen Heizeinrichtung erfolgt. Am freien Ende des Zugelementes können entsprechende Anschlüsse für eine elektrische Energiequelle vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die elektrische Heizeinrichtung unmittelbar durch das Zugelement gebildet und/oder nur an dem Verankerungsabschnitt des Zugelementes vorgesehen.
Die Erfindung wird vorzugsweise zur Abstützung von Baugrubenwänden eingesetzt. Der erfindungsgemäße Bodenanker kann aber auch anderweitig verwendet werden, etwa bei einer Hangsicherung, in Tunneln, an Bodenplatten etc.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben, welche schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht zu einer erfindungsgemäßen Ankeranordnung mit verankertem Bodenanker; und
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Ankeranordnung bei gelöstem Bodenanker.
Bei einer erfindungsgemäßen Ankeranordnung 10 gemäß Fig. 1 ist in eine Bohrung 7 im Boden 5 ein stabförmiger Bodenanker 20 eingebracht. Die Bohrung 7 kann dabei durch ein separates Bohrwerkzeug oder unmittelbar durch den Bodenanker 20 beim Einbringen in den Boden 5 erstellt werden.
Der Bodenanker 20 weist ein stabförmiges, längliches Zugelement 22 auf, an dessen bodenseitigem Endbereich ein Verankerungsabschnitt 24 angeordnet ist. Entlang des Verankerungsabschnitts 24 ist aus einem Verbindungsmaterial 16 eine Hülse 18 gebildet. Das Verbindungsmaterial 16 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein spezielles Polymer, insbesondere Ultramid. Die Hülse 18 stellt ein Verbindungselement dar, welches das Zugelement 22 mit einem äußeren ringförmigen Verankerungskörper 12 verbindet.
Der Verankerungskörper 12 ist durch Einleiten oder Injizieren einer aushärtbaren Masse von einer Oberfläche 6 des Bodens 5 entlang des Zugelementes 22 über eine Zuführleitung ausgebildet. Dabei kann als eine Verankerungsmasse eine fließfähige Betonsuspension verwendet werden, welche nach dem Injizieren zu dem Ankerkörper 12 aushärtet. Der Ankerkörper 12 ist über die Hülse 18 fest mit dem Verankerungsabschnitt 24 des Zugelementes 22 bei normalen Umgebungsbedingungen verbunden. Als Umgebungstemperatur ist im Ausführungsbeispiel 23°C angegeben, wobei die Festigkeitswerte grundsätzlich auch für Temperaturen bis zu 0°C und darunter gelten.
Am freien Ende des Zugelementes 22 des Bodenankers 20 kann nach dem Aushärten des Ankerkörpers 12 ein Spannglied 26 etwa über eine Gewindeverbindung aufgebracht werden. Das Spannglied 26 kann so auf die Oberfläche 6 des Bodens 5 wirkende Druckkräfte, wie sie etwa an Baugrubenwänden entstehen, aufnehmen und über das Zugelement 22 und den Ankerkörper 12 in rückwärtige Bereiche des Bodens 5 ableiten. Das Zugelement 22 kann eine Länge von mehreren Metern, insbesondere bis zu 15 m und länger aufweisen.
Wenn es gewünscht ist, kann der erfindungsgemäße Bodenanker 20 in einfacher Weise wieder aus dem Boden 5 gezogen werden, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Hierzu wird das Zugelement 22 des Bodenankers 20 zumindest im Bereich des Verankerungsabschnitts 24 über eine nicht dargestellte Heizeinrichtung von der Umgebungstemperatur auf eine Lösetemperatur von beispielsweise 220°C aufgeheizt. Die Heizeinrichtung kann eine elektrische Heizspule oder das metallische Zugelement 22 selbst sein, wobei von einer Oberfläche 6 des Bodens 5 über nicht dargestellte Leitungsanschlüsse elektrische Energie zugeführt wird.
Mit dem Aufheizen und Erreichen der vorgesehenen Lösetemperatur nimmt die Festigkeit des Verbindungsmaterials 16 erheblich ab, etwa auf 10% der Ursprungsfestigkeit bei Umgebungstemperatur. Bei einem definierten Anlegen einer Löse- oder Auszugskraft wird die Hülse 18 aus dem Polymer- oder Verbindungsmaterial 16 zerstört. Verbindungsmaterial 16 kann sowohl an einer Innenseite des ringförmigen Ankerkörpers 12 als auch an einer Außenseite des Zugelementes 22 verbleiben. Das vom Ankerkörper 12 gelöste Zugelement 22 kann so relativ leicht aus dem Boden 5 gezogen werden.
Nach einer Wiederaufbereitung ist es grundsätzlich möglich, das Zugelement 22 für ein weiteres Verankern einzusetzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Ankeranordnung im Boden (5), mit einem Bodenanker (20) mit einem länglichen Zugelement (22), welches in eine Bohrung (7) in dem Boden (5) eingebracht ist, wobei mit dem Zugelement (22) an einem bodenseitigen Verankerungsabschnitt (24) ein Ankerkörper (12) verbunden ist, welcher einen größeren Außendurchmesser als das Zugelement (22) aufweist, und
der Bodenanker (20) eine Heizeinrichtung zum Lösen des Zugelements (22) um- fasst,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verbindung mit dem Zugelement (22) mit einem Verbindungsmaterial (16) gebildet ist, welches bei Umgebungstemperatur das Zugelement (22) fest mit dem Ankerkörper (12) verbindet, wobei die Verbindung bei einer vorgegebenen Lösetemperatur lösbar ist, welche sich von der Umgebungstemperatur unterscheidet.
2. Ankeranordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verbindungsmaterial (16) ein Kunststoffmaterial und/oder ein metallisches Material aufweist, welches bei der Lösetemperatur schmilzt oder sich zersetzt.
3. Ankeranordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verbindungsmaterial (16) ein Polyamid, insbesondere PA6-I Ultramid B3L ist.
4. Ankeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verbindungsmaterial (16) als eine Hülse (18) ausgebildet ist, welche zumindest auf den bodenseitigen Verankerungsabschnitt (24) des Zugelementes (22) fest aufgebracht ist.
5. Ankeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest in dem bodenseitigen Verankerungsabschnitt (24) des Zugelementes (22) die Heizeinrichtung vorgesehen ist.
6. Ankeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Heizeinrichtung als eine elektrische Heizeinrichtung ausgebildet ist.
7. Bodenanker für eine Ankeranordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem länglichen Zugelement (22), an welchem an einem bodenseitigen Verankerungsabschnitt (24) ein Ankerkörper (12) fest verbindbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest an dem bodenseitigen Verankerungsabschnitt (24) zum Verankern mit dem Ankerkörper (12) ein Verbindungsmaterial (16) angebracht ist, welches bei Umgebungstemperatur das Zugelement (22) fest mit dem Ankerkörper (12) verbindet und die Verbindung zum Ankerkörper ( 2) bei einer vorgegebenen Lösetemperatur lösbar ist, welche sich von der Umgebungstemperatur unterscheidet.
8. Verfahren zum Verankern eines Bodenankers (20) nach Anspruch 7 im Boden (5),
bei dem eine Bohrung (7) in dem Boden (5) erstellt wird,
der Bodenanker (20) zumindest teilweise in die Bohrung (7) eingebracht wird und
anschließend ein Ankerkörper (12) an einem bodenseitigen Verankerungsabschnitt (24) eines länglichen Zugelementes (22) des Bodenankers (20) ausgebildet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an dem bodenseitigen Verankerungsabschnitt (24) des Zugelementes (22) ein Verbindungsmaterial (16) angebracht wird, welches bei Umgebungstemperatur das Zugelement (22) fest mit dem Ankerkörper (12) verbindet,
dass zum Entfernen des Zugelementes (22) aus dem Boden (5) zumindest der bodenseitige Verankerungsabschnitt (24) auf eine Lösetemperaturge- bracht wird, bei welcher sich die Verbindung zum Ankerkörper (12) löst, und dass das Zugelement (22) aus dem Boden (5) gezogen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ankerkörper (12) durch Einbringen einer aushärtbaren Verankerungsmasse über eine Zufuhrleitung entlang des Zugelementes (22) in den Boden (5) eingebracht wird, wobei die aushärtbare Masse zu dem Ankerkörper (12) aushärtet.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Aufheizen des zumindest bodenseitigen Verankerungsabschnittes (24) des Zugelementes (22) mittels einer elektrischen Heizeinrichtung erfolgt.
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