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Die Erfindung betrifft eine Ankerstange zu einer chemischen Verankerung in einem Ankerloch in einem Ankergrund mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine Befestigungsanordnung mit einer solchen Ankerstange mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 7.
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Unter einer chemischen Verankerung ist eine Befestigung der Ankerstange mit einer aushärtenden Masse, in die die Ankerstange in dem Ankerloch eingebettet ist, gemeint. Der Ankergrund ist beispielsweise eine Wand, Decke oder ein Boden beispielsweise eines Gebäudes oder eines anderen Bauwerks aus beispielsweise Beton oder Mauerwerk. Das Ankerloch wird typischerweise gebohrt. Die aushärtende oder nach einem Aushärten ausgehärtete Masse ist beispielsweise ein Mörtel, auch ein Ein- oder Mehrkomponenten-Kunstharzmörtel oder ein Ein- oder Mehrkomponenten Klebstoff oder -Harz.
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Es ist bekannt, eine Gewindestange als Ankerstange chemisch in einem Ankerloch zu verankern. Eine chemisch verankerte Gewindestange trägt eine Last im Wesentlichen auf einer kurzen Länge oberflächennah an einer Mündung des Ankerlochs ab. Mit Lastabtrag ist in diesem Fall eine Übertragung einer Belastung von der Ankerstange über die aushärtende bzw. ausgehärtete Masse auf den Ankergrund bei einer Zugbeanspruchung der Ankerstange gemeint. Nachteil ist eine hohe Belastung an der Mündung des Ankerlochs.
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Aufgabe der Erfindung ist eine Ankerstange vorzuschlagen, die im Vergleich mit einer herkömmlichen Gewindestange einen Lastabtrag bei einer chemischen Verankerung an einer Mündung eines Ankerlochs verringert. Weitere Aufgabe der Erfindung ist eine Befestigungsanordnung mit einer solchen Ankerstange.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Die erfindungsgemäße Ankerstange weist in einem Verankerungsabschnitt seitlich nach außen stehende Verankerungselemente auf. Mit "seitlich nach außen stehend" sind radial oder schräg in einem Winkel zu Radialen, beispielsweise auch sägezahnförmige Verankerungselemente gemeint. Die Verankerungselemente können seitlich nach außen von einem Kern der Ankerstange abstehen.
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Der Verankerungsabschnitt der Ankerstange ist ein Längsabschnitt der Ankerstange, der sich in dem Ankerloch befindet und/oder in die aushärtende bzw. ausgehärtete Masse eingebettet ist, wenn die Ankerstange in einer vorgesehenen Weise in dem Ankerloch im Ankergrund chemisch verankert ist. Das schließt nicht aus, dass die Ankerstange auch außerhalb ihres Verankerungsabschnitts Verankerungselemente aufweist.
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Zur Verankerung weisen die Verankerungselemente Hinterschneidungen an Rückseiten auf. Rückseiten sind einem vorderen Ende der Ankerstange abgewandte Seiten der Verankerungselemente, wobei das vordere Ende ein in einer Einbringrichtung der Ankerstange in ein Ankerloch vorn befindliches Ende ist. Die Hinterschneidungen der Verankerungselemente können auch als Trag-, Halte-, Widerlager- oder Verankerungsflächen aufgefasst werden. Sie geben der chemisch verankerten Ankerstange Halt durch Formschluss in der ausgehärteten Masse gegen ein Herausziehen der Ankerstange aus dem Ankerloch.
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Erfindungsgemäß weisen die Verankerungselemente oder jedenfalls ihre Hinterschneidungen im Verankerungsabschnitt der Ankerstange weiter hinten eine geringere Steifigkeit in einer Längsrichtung der Ankerstange als weiter vorn auf. "Hinten" und "vorn" bezieht sich auf das vordere Ende der Ankerstange: ein größerer Abstand vom vorderen Ende bedeutet weiter hinten und umgekehrt ein kleinerer Abstand vom vorderen Ende weiter vorn. Ist die Ankerstange wie vorgesehen chemisch in einem Ankerloch verankert, befinden sich die Hinterschneidungen in einem hinteren Bereich des im Ankerloch befindlichen Verankerungsabschnittes der Ankerstange an und/oder nahe einer Mündung des Ankerlochs. Dort weisen die Verankerungselemente oder jedenfalls ihre Hinterschneidungen eine geringere Steifigkeit in der Längsrichtung der Ankerstange auf als tiefer im Ankerloch. Das bedeutet, dass sich bei einer Belastung der Ankerstange in ihrer Längsrichtung die im Verankerungsabschnitt weiter hinten befindlichen Verankerungselemente bzw. Hinterschneidungen durch elastische und/oder plastische Verformung weiter in der Längsrichtung der Ankerstange bewegen als weiter vorn befindliche Verankerungselemente. Gemeint ist eine Bewegung der Verankerungselemente bzw. der Hinterschneidungen in Längsrichtung der Ankerstange in Bezug beispielsweise zu ihrem vorderen Ende, einem gegenüberliegenden hinteren Ende der Ankerstange, einer Längsmitte der Ankerstange oder einem Kern der Ankerstange. Die geringere Steifigkeit der Verankerungselemente bzw. Hinterschneidungen weiter hinten im Verankerungsabschnitt der Ankerstange mit der Folge der größeren Beweglichkeit in der Längsrichtung der Ankerstange in Bezug auf einen Bezugspunkt der Ankerstange verkleinert den Lastabtrag im hinteren Bereich des Verankerungsabschnitts, also an der Mündung des Ankerlochs und in niedriger Tiefe unter der Mündung des Ankerlochs. Es ist zwar unter Zugbelastung der Ankerstange der Lastabtrag an der Mündung des Ankerlochs höher als tiefer im Ankerloch, jedoch ist bei Verwendung der erfindungsgemäßen Ankerstange der Lastabtrag an der Mündung des Ankerlochs kleiner als bei beispielsweise einer herkömmlichen Gewindestange, deren Gewinde über eine gesamte Länge der Gewindestange eine gleiche Steifigkeit aufweist.
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Als Verankerungselemente sieht eine Ausgestaltung der Erfindung sich in einer Umfangsrichtung erstreckende Rippen vor, die beispielsweise einen rechteck-, trapez- oder dreiecksförmigen Querschnitt aufweisen und beispielsweise radial oder schräg in einem Winkel zu Radialen seitlich nach außen stehen können. Hintere, d. h. dem vorderen Ende der Ankerstange abgewandte Flächen bzw. Flanken der Rippen bilden die Hinterschneidungen der Verankerungselemente der Ankerstange.
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Zur Erzielung der geringeren Steifigkeit der im Verankerungsabschnitt der Ankerstange weiter hinten befindlichen Verankerungselemente sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass Verankerungselemente weiter hinten im Verankerungsabschnitt der Ankerstange nahe einem Kern der Ankerstange eine kleinere Dicke aufweisen als weiter vorn. Die weiter hinten im Verankerungsabschnitt befindlichen Verankerungselemente können insgesamt dünner sein als weiter vorn.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung, die mit der vorstehenden und/oder der nachfolgenden Ausgestaltung kombiniert sein kann, sieht in einem hinteren Abschnitt des Verankerungsabschnitts der Ankerstange stauchbare Lastübertragungselemente auf den Hinterschneidungen der Verankerungselemente vor. Stauchbar bedeutet eine Verformbarkeit in der Längsrichtung der Ankerstange, beispielsweise können elastisch und/oder plastisch verformbare Ringe auf den Hinterschneidungen angeordnet sein.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Gewindestange oder jedenfalls eine Stange, die im Verankerungsabschnitt ein Gewinde aufweist, als Ankerstange vor. Windungen eines Gewindes bilden die Verankerungselemente, dem vorderen Ende der Ankerstange abgewandte hintere Gewindeflanken des Gewindes bilden die Hinterschneidungen. Eine Ankerstange mit einem eingängigen Gewinde kann auch als Ankerstange mit einem Verankerungselement und einer Hinterschneidung aufgefasst werden, die sich schraubenlinienförmig um die Ankerstange winden. Zur Erzielung der geringeren Steifigkeit im Verankerungsabschnitt der Ankerstange weiter hinten als weiter vorn können die Windungen weiter hinten im Verankerungsabschnitt dünner als weiter vorn sein. Eine Dicke der Windungen des Gewindes kann im Verankerungsabschnitt von vorn nach hinten abnehmen. Die geringere Steifigkeit lässt sich auch durch steilere Gewindeflanken und damit zumindest an einem Fuß des Gewindes, also nahe einem Kern der Ankerstange dünnere Windungen erreichen.
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Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung weist eine Ankerstange der erläuterten Art auf, die chemisch in einem Ankerloch in einem Ankergrund verankert ist. Dabei befindet sich der Verankerungsabschnitt der Ankerstange im Ankerloch und auf einer übrigen Länge steht die Ankerstange aus dem Ankergrund vor. Bei der Befestigungsanordnung ist die aushärtende Masse ausgehärtet, es handelt sich um dieselbe Masse in ausgehärtetem Zustand.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verankerungselemente oder jedenfalls im Verankerungsabschnitt weiter hinten befindliche Verankerungselemente nur mit einem äußeren Teil in die ausgehärtete Masse greifen. An einem Fuß der Verankerungselemente nahe einem Kern der Ankerstange sind bei dieser Ausgestaltung der Erfindung die Verankerungselemente jedenfalls auf ihrer dem vorderen Ende der Ankerstange abgewandten Rückseite nicht in die ausgehärtete Masse eingebettet. Dadurch ergibt sich eine Beweglichkeit der Verankerungselemente in der Längsrichtung der Ankerstange nach hinten gegenüber der ausgehärteten Masse. Auf diese Weise lässt sich wie gewünscht der Lastabtrag hinten im Verankerungsabschnitt, das heißt an der Mündung des Ankerlochs, verringern. Das gilt auch, wenn die Verankerungselemente im gesamten Verankerungsabschnitt nur mit einem äußeren Teil in die ausgehärtete Masse greifen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Schnittzeichnung einer Befestigungsanordnung mit einer Ankerstange gemäß der Erfindung;
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2A und 2B vergrößerte Einzelheiten gemäß Kreisen A und B in 1; und
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3A, 3B, 4A, 4B vergrößerte Einzelheiten zweier abgewandelter Ausführungsbeispiele der Erfindung gemäß Kreisen A und B in 1.
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Die in 1 dargestellte, erfindungsgemäße Ankerstange 1 ist eine Gewindestange 2 mit einem eingängigen Gewinde 3. Die Ankerstange 1 ist zu einer chemischen Verankerung in einem Ankerloch 4 vorgesehen, das in einen Ankergrund 5 gebohrt ist. Der Ankergrund 5 ist beispielsweise eine Wand, eine Decke oder ein Boden eines Gebäudes oder eines anderen Bauwerks, die/der beispielsweise aus Beton oder Mauerwerk besteht. "Chemische Verankerung" meint, dass die Ankerstange 1 mit einer aushärtenden bzw. ausgehärteten Masse 6 im Ankerloch 4 befestigt ist. Im Ausführungsbeispiel ist die aushärtende bzw. ausgehärtete Masse 6 ein Zwei-Komponenten-Kunstharzmörtel, wobei andere Mörtel und andere aushärtende Massen möglich sind.
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Die Ankerstange 1 befindet sich mit einem Teil ihrer Länge im Ankerloch 4 und steht im Übrigen aus dem Ankerloch 4 bzw. dem Ankergrund 5 vor. Der Teil der Ankerstange 1, der sich im Ankerloch 4 befindet, wird hier als Verankerungsabschnitt 7 bezeichnet. Ein im Ankerloch 4 befindliches Ende der Ankerstange 1, das sich in einer Einbringrichtung der Ankerstange 1 in das Ankerloch 4 vorn befindet, wird hier als vorderes Ende 8 bezeichnet. Der Ankergrund 5, das Ankerloch 4, die ausgehärtete Masse 6 und die mit der ausgehärteten Masse 6 im Ankerloch 4 befestigte, d. h. chemisch verankerte Ankerstange 1 bilden eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung 9.
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Windungen 10 des Gewindes 3 der Gewindestange 2, die die erfindungsgemäße Ankerstange 1 bildet, bilden seitlich nach außen stehende Verankerungselemente 11 der Ankerstange 1, die vollständig oder teilweise in die aushärtende bzw. ausgehärtete Masse 6 eingebettet sind. Die Windungen 10 können auch als ein Verankerungselement 11 aufgefasst werden, das sich schraubenlinienförmig um die Ankerstange 1 windet. Das Gewinde 3 kann ein- oder mehrgängig sein. Hintere Gewindeflanken 12 der Windungen 10 des Gewindes 3 bilden Hinterschneidungen 13 der Verankerungselemente 11 bzw. der Ankerstange 1. Die hinteren Gewindeflanken 12 können auch als eine sich schraubenlinienförmig um die Ankerstange 1 windende Hinterschneidung 13 aufgefasst werden. "Hinten" bedeutet dem vorderen Ende 8 abgewandte Gewindeflanken 12 der Windungen 10 des Gewindes 3.
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In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Gewinde 3 ein Trapezgewinde, dessen Windungen 10 weiter hinten im Verankerungsabschnitt 7 dünner als weiter vorn sind (2A und 2B). "Weiter hinten" bedeutet mit größerem und weiter vorn mit kleinerem Abstand vom vorderen Ende 8 der Ankerstange 1. Eine Dicke der Windungen 10, die die Verankerungselemente 11 bilden, kann im Verankerungsabschnitt 7 von vorn nach hinten kontinuierlich oder beispielsweise in einer oder mehreren Stufen abnehmen. Es genügt, wenn mindestens eine oder wenige der Windungen 10 hinten im Verankerungsabschnitt 7, also im Bereich einer Mündung des Ankerlochs 4, dünner als im Verankerungsschnitt 7 im Übrigen sind. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind vordere und die hinteren Gewindeflanken 12 der Windungen 10 weiter hinten im Verankerungsabschnitt 7 steiler, die Windungen 10 also spitzer als weiter vorn. Die dünneren, Verankerungselemente 11 bildenden, Windungen 10 des Gewindes 3 weisen eine geringere Steifigkeit als die dickeren Windungen 10 auf. Bei einer gegebenen Belastung in einer Längsrichtung der Ankerstange 1 bewegen sich die dünneren Windungen 10 durch elastische und/oder plastische Verformung weiter in Bezug auf die Ankerstange 1 in deren Längsrichtung als dickere Windungen 10. Mit "Bewegung in Bezug auf die Ankerstange 1" ist eine Bewegung in Bezug auf einen Bezugspunkt der Ankerstange 1, beispielsweise ihr vorderes Ende 8, ein gegenüberliegendes hinteres Ende oder eine Längsmitte der Ankerstange 1 gemeint. Durch die dünneren und infolgedessen weniger steifen Windungen 10 im Verankerungsabschnitt 7 hinten, das heißt an und nahe der Mündung des Ankerlochs 4, ist ein Lastabtrag bei einer Zugbeanspruchung der Ankerstange 1 dort zwar immer noch höher als tiefer im Ankerloch 4, jedoch niedriger als der Lastabtrag an der Mündung des Ankerlochs 4 wäre, wenn die Windungen 10 des Gewindes 3 der Ankerstange 1 hinten im Verankerungsabschnitt 7 so dick wären wie vorn. "Lastabtrag" meint eine Übertragung einer Zugbeanspruchung der Ankerstange 1 über die ausgehärtete Masse 6 in den Ankergrund 5. Der verringerte Lastabtrag an der Mündung des Ankerlochs 4 verringert die Gefahr eines Ausbruchs der ausgehärteten Masse 6 und des Ankergrunds 5 an der Mündung des Ankerlochs 4 und erhöht eine Dauerfestigkeit der Befestigungsanordnung 9.
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Wie in 2A und 2B zu sehen, weist die Ankerstange 1 an einem Kern 14 zwischen den die Verankerungselemente 11 bildenden Windungen 10 eine Umhüllung 15 auf. Im Ausführungsbeispiel besteht die Umhüllung aus Kunststoff, was allerdings nicht zwingend für die Erfindung ist. Die Umhüllung 15 sorgt dafür, dass die die Verankerungselemente 11 bildenden Windungen 10 nur außen in die ausgehärtete Masse 6 greifen, was die Beweglichkeit der Windungen 10 in Längsrichtung der Ankerstange 1 erhöht. Im Ausführungsbeispiel weist die Ankerstange 1 die Umhüllung 15 ihres Kerns zwischen den Windungen 10 auf ihrer gesamten Länge auf. Es genügt allerdings, wenn die Umhüllung 15 hinten oder in einem hinteren Abschnitt des Verankerungsabschnitts 7 vorhanden ist.
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Bei dem in 3A und 3B gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Ankerstange 1 über ihre gesamte Länge ein eingängiges Spitzgewinde als Gewinde 3 auf, dessen die Verankerungselemente 11 bildenden Windungen 10 auf der gesamten Länge der Ankerstange 1 einen gleichen Querschnitt aufweisen. Die gewünschte geringere Steifigkeit in der Längsrichtung der Ankerstange 1 im Verankerungsabschnitt 7 weiter hinten als weiter vorn wird hier mit Gummi- oder Kunststoffringen 16 erzielt, die in einem hinteren Abschnitt des Verankerungsabschnitts 7 zwischen den Windungen 10 angeordnet sind. Die Gummi- oder Kunststoffringe 16 können allgemein auch als stauchbare Lastübertragungselemente 17 aufgefasst werden. Die Gummi- oder Kunststoffringe 16 stehen radial, das heißt seitlich nach außen über die Windungen 10 über, so dass dem vorderen Ende 8 der Ankerstange 1 abgewandte Flächen der Gummi- oder Kunststoffringe 16 dem vorderen Ende 8 abgewandten Hinterschneidungen 18 bilden.
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Es sind andere Verankerungselemente 11 als Windungen 10 eines Gewindes 3 möglich. Das in 4A und 4B gezeigte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ankerstange 1 weist umlaufende Rippen 19 als Verankerungselemente 11 auf. Im Ausführungsbeispiel weisen die Rippen 19 Rechteckquerschnitte auf, was allerdings nicht zwingend für die Erfindung ist. Wie die Windungen 10 des Gewindes 3 sind die Rippen 19 im Verankerungsabschnitt 7 weiter hinten dünner als weiter vorn, so dass auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung die die Verankerungselemente 11 bildenden Rippen 19 hinten im Verankerungsabschnitt 7 weniger steif in der Längsrichtung der Ankerstange 1 sind. Dadurch wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein verringerter Lastabtrag an der Mündung des Ankerlochs 6 erzielt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ankerstange
- 2
- Gewindestange
- 3
- Gewinde
- 4
- Ankerloch
- 5
- Ankergrund
- 6
- aushärtende Masse
- 7
- Verankerungsabschnitt
- 8
- vorderes Ende
- 9
- Befestigungsanordnung
- 10
- Windung
- 11
- Verankerungselement
- 12
- Gewindeflanke
- 13
- Hinterschneidung
- 14
- Kern
- 15
- Umhüllung
- 16
- Gummi- oder Kunststoffring
- 17
- stauchbares Lastübertragungselement
- 18
- Hinterschneidung
- 19
- Rippe
