DE10000844C2 - Verfahren zum Verankern eines Betondeckels auf einem Betoncontainer, Betoncontainer und Ankerbolzen - Google Patents
Verfahren zum Verankern eines Betondeckels auf einem Betoncontainer, Betoncontainer und AnkerbolzenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verankern eines
Betondeckels auf einem Betoncontainer. - Im Rahmen der
Erfindung kann es sich bei dem Betoncontainer um einen
Normalbeton (NBC)-, Schwerbeton (SBC)- oder Granulat
betoncontainer (GBC) der Betonklasse B 35 und mit Baustahl
gewebe bzw. -stabstahl der Güte BSt 500/550 handeln. Das
Gleiche gilt für den Betondeckel.
Es ist bekannt, Betondeckel auf Betoncontainern mittels
sog. Krückstöcke zu verankern, die am Betondeckel mit einem
Gewinde verschraubt und in Vergussbeton formschlüssig durch
die Aufspreizung des Endbereichs vergossen werden. Der
Betoncontainer und insbes. die Deckelanbindung an den
Containerkörper müssen so konstruiert und ausgelegt sein,
dass ein Fall des Betoncontainers aus 0,9 m Höhe auf die
Deckelkante in der Weise überstanden wird, dass der
Betondeckel weiterhin zug- und schubfest mit dem
Betoncontainer verbunden bleibt und nach dem Fall kein
Inhalt nach außen gelangen kann. - Bei den bekannten
Ausführungsformen wird jedoch beim Falltest aus 0,9 m Höhe
auf die Deckelkante der Betondeckel von dem Betoncontainer
getrennt, da die Krückstockverankerungen abscheren und auch
die Gewindeverschraubungen häufig nicht ausreichend sind
- wie die Praxis gezeigt hat.
Außerdem ist ein Transport- und Lagerbehälter aus
Stahlbeton für radioaktives Material bekannt, der mit einem
ebenfalls aus Stahlbeton bestehenden ummantelten Deckel
verschließbar ist. Der Deckel wird auf einer Auflagefläche
des Behälters mittels geeigneter Schrauben befestigt, die
in Gewindebuchsen in der Wand verschraubbar sind (vgl.
DE 33 31 892 C2).
Schließlich kennt man Verbundanker zur Befestigung einer
Ankerstange in einem Bohrloch, mit einer in das Bohrloch
einsetzbaren Patrone, die mit Zement oder Trockenmörtel
sowie mit einem wasserkapselnden Innenbehälter gefüllt ist
(vgl. DE 41 06 311 C1).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
anzugeben, wonach sich ein Betondeckel auf einem
Betoncontainer unter Verwirklichung einer zug- und
schubfesten Verbindung in einfacher und funktionsgerechter
Weise derart befestigen lässt, dass die Deckelanbindung den
Falltest aus 0,9 m Höhe einwandfrei übersteht. Außerdem
soll ein entsprechend geeigneter Betoncontainer sowie ein
zur Durchführung des Verfahrens besonders geeigneter
Ankerbolzen geschaffen werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung ein Verfahren
zum Verankern eines Betondeckels, insbes. Stahlbeton
deckels, auf einem Betoncontainer, insbes. Stahlbeton
container, wonach in den Betondeckel und in die
Containerwände in vorgegebener Verteilung fluchtende
Bohrlöcher eingebracht, dann in die containerseitigen
Bohrlöcher Verbundanker eingeführt, anschließend in die
Bohrlöcher Ankerbolzen zur Verteilung, Durchmischung und
Verdichtung der Verbundankerkomponenten schlagend und/oder
drehend eingetrieben und nach dem Aushärten der
Verbundankerkomponenten auf die in Bohrlochaufweitungen der
deckelseitigen Bohrlöcher vorkragenden Ankerbolzen
Schraubenmuttern mit ggf. Unterlegscheiben montiert und die
Schraubenmuttern mit einem vorgegebenen Drehmoment
angezogen werden. - Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur
Folge, dass eine zug- und schubfeste Verbindung des
Betondeckels mit dem Betoncontainer unabhängig von einer
Verfüllung mit Füllbeton erreicht wird. Das gilt selbst für
Schwerbetoncontainer des Typs IV. Tatsächlich wird nach
Lehre der Erfindung der Betondeckel mit dem Betoncontainer
mittels der Ankerbolzen derart verdübelt und verschraubt,
dass die Deckelverankerung infolge einer Kombination von
Schub- und Zugkraftübertragung einen Fall aus 0,9 m Höhe
auf die Deckelkante, wie es beispielsweise für Endlager
gefordert wird, einwandfrei übersteht, so dass keine
Inhalte nach außen gelangen können. Lokale Beschädigungen
wie beispielsweise Betonabbrüche sind ohnehin in begrenztem
Umfang zugelassen.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden
aufgeführt. So werden die Bohrlöcher zweckmäßigerweise bei
auf dem Betoncontainer aufgesetztem und ausgerichtetem
Betondeckel in den Betondeckel und in die Containerwände
eingebracht. Das geschieht vorzugsweise in einem Kern
bohrverfahren mit z. B. Diamantbohrkronen und Wasser
kühlung. Das Kernbohrverfahren wird eingesetzt, um eine
saubere Bohrlochwandung zu erhalten. Das ist speziell für
den Einsatz der Ankerbolzen vorteilhaft. - Nach dem
Trocknen werden die Bohrlöcher zweckmäßigerweise gereinigt,
und zwar im Wege eines Absaugens oder Ausblasens. Die
Verbundanker werden erfindungsgemäß mit einem Hilfswerkzeug
in die containerseitigen Bohrlöcher eingeführt. Auf diese
Weise wird verhindert, dass die Verbundanker - bei denen es
sich um Patronen, z. B. Mörtelpatronen, mit einer
3-Komponentenfüllung handelt - vor dem Setzen der
Ankerbolzen zerstört werden. Ferner empfiehlt die
Erfindung, dass die Ankerbolzen bis zum Bohrlochgrund der
containerseitigen Bohrlöcher eingetrieben werden, z. B.
mittels einer Schlagbohrmaschine, die sich unter Andruck
abschaltet. Nach der Montage der Ankerbolzen werden die
evtl. über die Deckelebene vorstehenden Gewindelängen der
Ankerbolzen abgetrennt, so dass aus dem Betondeckel kein
Bolzenteil mehr herausragt.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Betoncontainer
nach den Patentansprüchen 8, 9 und 10. Bezüglich weiterer
Einzelheiten wird auf die Figurenbeschreibung verwiesen.
Schließlich ist Gegenstand der Erfindung auch ein
Ankerbolzen, der für die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens besonders geeignet ist. Dieser Ankerbolzen weist
einen in das jeweils containerseitige Bohrloch einsetzbaren
Verankerungsabschnitt, einen sich an den Verankerungs
abschnitt anschließenden und die Deckelfuge zwischen dem
Betoncontainer und dem Betondeckel überbrückenden
Scherabschnitt und einen sich an den Scherabschnitt
anschließenden und in eine deckelseitige Bohrlochaufweitung
vorkragenden Gewindeabschnitt auf. Dabei weist der Scher
abschnitt einen größeren Bolzenquerschnitt als die übrigen
Bolzenabschnitte auf und ist als Schaft ausgebildet. Auf
diese Weise werden im Bereich der Deckelfuge die
Scherkräfte infolge des größeren Bolzenquerschnitts
übertragen, während im Bereich des Verankerungsabschnittes
und Gewindeabschnittes eine Zugkraftübertragung mittels
eines bauaufsichtlich zugelassenen und handelsüblichen
3-Komponenten-Klebemörtels als Verbundanker erfolgt.
Tatsächlich zeichnet sich der erfindungsgemäße Ankerbolzen
durch die Kombination einer Schub- und Zugkraftübertragung
aus, erfüllt also in einem Schub- und Zugfunktion. Dabei
kann der Verankerungsabschnitt eine aufgerauhte Oberfläche,
z. B. geriffelte Oberfläche aufweisen oder auch als
Gewindeabschnitt ausgeführt sein, um einen echten Verbund
mit dem Verbundanker in den behälterseitigen Bohrlöchern zu
erreichen. Ferner ist zumindest zwischen dem Veran
kerungsabschnitt und dem Scherabschnitt eine Sollbruch
stelle, z. B. Einschnürung vorgesehen. Eine solche
Sollbruchstelle bzw. Einschnürung kann sich auch zwischen
dem schaftartigen Scherabschnitt und dem deckelseitigen
Gewindeabschnitt befinden. Infolge der kraftübertragenden
Gewindelängen ist unter Berücksichtigung der Anforderungen
einer bauaufsichtlichen Zulassung gewährleistet, dass bei
Überlastung der Deckelverankerung bzw. Ankerverbindung ein
Bruch des Ankerbolzens im Bereich einer Sollbruchstelle
eintritt, bevor die Klebeverankerung im Bereich des
Verbundankers zum Beton hin versagt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Stahlbeton
container mit einem Stahlbetondeckel,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Vertikalschnitt im Bereich einer Deckel
verankerung vor dem Abtrennen einer über die
Deckelebene vorstehenden Gewindelänge des Anker
bolzens,
Fig. 4 einen Ankerbolzen für den Gegenstand nach Fig. 1
und
Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Gegenstand
nach Fig. 4.
In den Figuren ist ein Stahlbetoncontainer 1 mit einem
Stahlbetondeckel 2 gezeigt. Die Außenabmessungen des
Stahlbetoncontainers 1 betragen nach dem Ausführungs
beispiel 3.000 × 1.700 × 1.400 mm. Die Außenabmessungen des
Betondeckels 2 betragen nach dem Ausführungsbeispiel
3.000 × 1.700 × 220. In dem Stahlbetoncontainer 1 sind
andeutungsweise Fässer 3 gelagert. Die Verankerung des
Stahlbetondeckels 2 auf dem Stahlbetoncontainer 1 ist
mittels zehn Ankerbolzen 4 erfolgt. Jeder Ankerbolzen 4
weist einen in ein containerseitiges Bohrloch 5
einsetzbaren Verankerungsabschnitt 4a, einen sich an diesen
Verankerungsabschnitt 4a anschließenden und die Deckelfuge
6 zwischen dem Stahlbetoncontainer 1 und dem
Stahlbetondeckel 2 überbrückenden, als Schaft ausgebildeten
Scherabschnitt 4b und einen sich an den Scherabschnitt 4b
anschließenden und in eine deckelseitige Bohrlochaufweitung
7 vorkragenden Gewindeabschnitt 4c auf. Nach dem
Ausführungsbeispiel weist der Scherabschnitt 4b einen
größeren Bolzenquerschnitt von beispielsweise 28 mm
Durchmesser als die übrigen Bolzenabschnitte von
beispielsweise 24 mm Durchmesser bzw. M24 auf. Der Ver
ankerungsabschnitt 4a ist nach dem Ausführungsbeispiel
ebenfalls als Gewindeabschnitt ausgeführt. Zwischen dem
Verankerungsabschnitt 4a und dem Scherabschnitt 4b ist eine
Sollbruchstelle 8, nämlich Einschnürung vorgesehen. Eine
solche Einschnürung ist auch zwischen dem Scherabschnitt 4b
und dem deckelseitigen Gewindeabschnitt 4c als
Sollbruchstelle 8 vorgesehen. Auf jeden Ankerbolzen 4 bzw.
dessen deckelseitigen Gewindeabschnitt 4c ist eine
Schraubenmutter 9 mit einer Unterlegscheibe 10 montiert.
Die Schraubverbindung wird nach dem Ausführungsbeispiel mit
einem Anziehdrehmoment von 200 Nm vorgespannt. Die
Verankerung der Ankerbolzen 4 in den containerseitigen
Bohrlöchern 5 geschieht jeweils mittels eines 3-Kompo
nenten-Klebemörtels als Verbundanker 11, der durch den
eingetriebenen Ankerbolzen 4 verteilt, durchgemischt und
verdichtet worden ist.
Masse des vollen Stahlbetoncontainers m = 20.000 kg
Masse des leeren Stahlbetoncontainers mL
Masse des leeren Stahlbetoncontainers mL
= 13.000 bis
14.000 kg inkl. Stahlbetondeckel
Masse des Stahlbetondeckels mD
Masse des Stahlbetondeckels mD
= ~3.500 kg
Deckelverankerung: 10 Ankerbolzen ∅28/M24, Festigkeits
klasse
10.9
Werkstoff der Ankerbolzen: Vergütungsstahl
42
CrMo
4
V
Zugfestigkeit Rm
Zugfestigkeit Rm
= 1.000 N/mm2
Schubfestigkeit τm
= Rm
/√3 = 1.000/√3 = 577 N/mm2
Zug-Querschnitt ΣAS
= 10 × 353 mm2
= 3.530 mm2
Schub-Querschnitt ΣA = 10 × π × ∅282
/4 = 6.157 mm2
Zug-Bruchlast Fm
= Rm
× ΣAS
= 1.000 × 3.530 = 3,53 . 106
N
Schub-Bruchlast Sm
Schub-Bruchlast Sm
= τm
× ΣA = 577 × 6.157 = 3,55 . 106
N
Das sind die ertragbaren Lasten der Verankerung des
Stahlbetondeckels 2 am Stahlbetoncontainer 1.
Mit dem formelmäßigen Zusammenhang zwischen Kraft und
Beschleunigung (im vorliegenden Fall. Verzögerung und
folglich negative Beschleunigung) können die ertragbaren
maximalen Verzögerungswerte des Stahlbetoncontainers 1 beim
Aufprall als Vielfaches der Erdbeschleunigung g ermittelt
werden.
FE
[N] = m[kg] × g[m/s2
] = 20.000 kg × 9,81 m/s2
= 196.200 N
Fm
[N] bzw. Sm
[N] = m[kg] × bmax
[m/s2
]
bmax
= g[m/s2
] × Fm
(Sm
)/FE
= g × 3,55 . 106
/196.200 = 18 g
Das bedeutet rechnerisch, dass die Deckelverbindung mit
zehn Spezialankern ∅28/M24, Festigkeitsklasse 10.9, bei
einem Aufprall des Stahlbetoncontainers mit einer maximalen
Verzögerung bis zu 18 g standhält.
Claims (12)
1. Verfahren zum Verankern eines Betondeckels, insbes.
Stahlbetondeckels, auf einem Betoncontainer, insbes.
Stahlbetoncontainer, wonach in den Betondeckel und in die
Containerwände in vorgegebener Verteilung fluchtende
Bohrlöcher eingebracht, dann in die containerseitigen
Bohrlöcher Verbundanker eingeführt, anschließend in die
Bohrlöcher Ankerbolzen zur Verteilung, Durchmischung und
Verdichtung der Verbundankerkomponenten schlagend und/oder
drehend eingetrieben und nach dem Aushärten der
Verbundankerkomponenten auf die in Bohrlochaufweitungen der
deckelseitigen Bohrlöcher vorkragenden Ankerbolzen
Schraubenmuttern mit ggf. Unterlegscheiben montiert und die
Schraubenmuttern mit einem vorgegebenen Drehmoment
angezogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Bohrlöcher bei auf dem Betoncontainer aufgesetztem und
ausgerichtetem Betondeckel in den Betondeckel und die
Containerwände eingebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Bohrlöcher im Kernbohrverfahren
mit z. B. Diamantbohrkronen und Wasserkühlung hergestellt
werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Bohrlöcher nach dem Trocknen
gereinigt werden, z. B. durch Absaugen oder Ausblasen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Verbundanker mit einem
Hilfswerkzeug in die containerseitigen Bohrlöcher
eingeführt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ankerbolzen bis zum Bohrlochgrund
der containerseitigen Bohrlöcher eingetrieben werden, z. B.
mittels einer Schlagbohrmaschine.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass über die Deckelebene vorstehende
Gewindelängen der Ankerbolzen abgetrennt werden.
8. Betoncontainer (1), insbes. Stahlbetoncontainer, mit
einem Betondeckel (2), insbes. Stahlbetondeckel, wobei der
Betondeckel (2) und die Containerwände in vorgegebener
Verteilung fluchtende Bohrlöcher (5) aufweisen,
mit in die containerseitigen Bohrlöcher (5) eingebrachten Verbundankern (11) und mit Ankerbolzen (4) zur Verankerung des Betondeckels (2) mit dem Betoncontainer (1),
wobei die Ankerbolzen (4) jeweils einen in das container seitige Bohrloch (5) aufsetzbaren Verankerungsabschnitt (4a), einen sich an den Verankerungsabschnitt (4a) anschließenden und die Deckelfuge (6) überbrückenden Scherabschnitt (4b) und einen sich an den Scherabschnitt (4b) anschließenden und in eine deckelseitige Bohrlochaufweitung (7) vorkragenden Gewindeabschnitt (4c) aufweisen
und wobei auf den in die Bohrlochaufweitungen (7) vorkra genden Gewindeabschnitten (4c) Schraubenmuttern (9) mit ggf. Unterlegscheiben (10) montiert sind.
mit in die containerseitigen Bohrlöcher (5) eingebrachten Verbundankern (11) und mit Ankerbolzen (4) zur Verankerung des Betondeckels (2) mit dem Betoncontainer (1),
wobei die Ankerbolzen (4) jeweils einen in das container seitige Bohrloch (5) aufsetzbaren Verankerungsabschnitt (4a), einen sich an den Verankerungsabschnitt (4a) anschließenden und die Deckelfuge (6) überbrückenden Scherabschnitt (4b) und einen sich an den Scherabschnitt (4b) anschließenden und in eine deckelseitige Bohrlochaufweitung (7) vorkragenden Gewindeabschnitt (4c) aufweisen
und wobei auf den in die Bohrlochaufweitungen (7) vorkra genden Gewindeabschnitten (4c) Schraubenmuttern (9) mit ggf. Unterlegscheiben (10) montiert sind.
9. Betoncontainer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
dass der Scherabschnitt (4b) der Ankerbolzen (4) einen
größeren Bolzenquerschnitt als die übrigen Bolzenabschnitte
aufweist.
10. Betoncontainer nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Verankerungsabschnitt (4a) der
Ankerbolzen (4) eine aufgerauhte Oberfläche, z. B.
geriffelte Oberfläche aufweist oder als Gewindeabschnitt
ausgeführt ist.
11. Ankerbolzen (4), insbes. für die Durchführung des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem in
ein containerseitiges Bohrloch (5) aufsetzbaren
Verankerungsabschnitt (4a), einem sich an den
Verankerungsabschnitt (4a) anschließenden und eine
Deckelfuge (6) überbrückenden Scherabschnitt (4b) und einem
sich an den Scherabschnitt (4b) anschließenden und in eine
deckelseitige Bohrlochaufweitung (7) vorkragenden
Gewindeabschnitt (4c), wobei der Scherabschnitt (4b) einen
größeren Bolzenquerschnitt als die übrigen Bolzenabschnitte
aufweist und zumindest zwischen dem Verankerungsabschnitt
(4a) und dem Scherabschnitt (4b) eine Sollbruchstelle (8),
z. B. Einschnürung vorgesehen ist.
12. Ankerbolzen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Scherabschnitt (4b) und dem
deckelseitigen Gewindeabschnitt (4c) eine Sollbruchstelle
(8), z. B. Einschnürung vorgesehen ist.
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