DE3504543C1 - Klebeanker - Google Patents

Description

• In vielen Einsatzfällen genügt es, wenn Wellungen nur in einer einzigen Längsebene einer Ankerstange durchgeführt werden. In der um 90" dazu versetzten Längsebene verlaufen die Konturen der Ankerstange dann gerade und parallel zueinander. Eine die Verzahnung mit dem Gebirge intensivierende Ausführungsform besteht gemäß der Erfindung in den Merkmalen des Anspruchs 2. Zweckmäßig sind hierbei die jeweils um 90" umfangsseitig zueinander versetzten Wellungen auch in Längsrichtung der Ankerstange zueinander versetzt angeordnet.
• Es ist im Vorstehenden dargelegt worden, daß die Traglastgrenze eines Klebeankers entscheidend durch einen möglichst harmonischen Kraftfluß in der Ankerstange bewirkt wird. Hierbei bildet das letzte Glied in diesem Kraftfluß die an dem aus dem Bohrloch herausragenden Ankerstangenende angeordnete Mutter. Diese Mutter sichert meist über eine Kalottenplatte, häufig aber auch über einen Verzug, insbesondere Verzugsdraht oder Verzugsmatten, den unmittelbaren Mantel des Hohlraums. Bekannt ist es in diesem Zusammenhang, die Mutter auf ein gerolltes Gewinde zu schrauben. Hierbei bildet jedoch der Übergang vom Befestigungsgewinde auf den benachbarten gewellten Längenabschnitt einen kritischen Punkt, da in den durch das Gewinde ohnehin schon geschwächten, weil gekerbten Stangenabschnitt über die Kalottenplatte nicht nur Normalkräfte, sondern auch in erheblichem Umfang Biegekräfte eingeleitet werden. Um hierbei höhere Kräfte übertragen zu können, sind die Merkmale des Anspruchs 3 vorgesehen. Das Widerlager kann kalottenseitig konvex gekrümmt sein, um sich Schrägstellungen besser anpassen zu können.
• Die in das Widerlager integrierte Mutter gemäß Anspruch 4 kann wie das Widerlager selbst einstückig angeformt oder auf der Seite des Gewindeabschnittes angeschweißt sein. Sie kann als Kontermutter oder zum Drehen der Ankerstange im Bohrloch dienen.
• Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 in der Ansicht eine erste Ausführungsform eines Klebeankers in Verbindung mit den Linien der möglichen Normalkraftübertragung; F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie Il-II der Fig. 1; F i g. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1; F i g. 4 eine Ansicht auf einen Längenabschnitt des Klebeankers der F i g. 1 gemäß dem Pfeil IV; F i g. 5 eine zweite Ausführungsform eines Klebeankers in der Ansicht; F i g. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI der Fig.5; F i g. 7 einen Querschnitt entlang der Linie. VII-VII derFig.5; F i g. 8 einen Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII derFig.5; F i g. 9 in der Ansicht in vergrößerter Darstellung den Übergang vom Gewindeabschnitt eines Klebeankers auf einen angrenzenden gewellten Längenabschnitt gemäß einer ersten Ausführungsform und Fig. 10 bis 12 drei weitere Ausführungsformen eines solchen Übergangs in der Ansicht.
• Mit list in der Fig. 1 ein Klebeanker bezeichnet. An einer glatten runden vorsprungslosen Mittelabschnitt 11 der Ankerstange 2 schließen sich nach beiden Seiten jeweils ein gewellter Längenabschnitt 12, 13 zum Verkleben mit dem Gebirge an. Am freien Ende der Ankerstange 2 befindet sich ein Gewindeabschnitt 4, auf den eine Mutter schraubbar ist.
• Der Übergang von dem gewellten Längenabschnitt 12 auf den Gewindeabschnitt 4 wird durch ein einstükkig angeformtes Widerlager 5 mit integrierter Mutter 6 gebildet. Dieses aus der Fi g. 10 näher erkennbare Widerlager 5 besitzt eine konvexe Unterseite 7 zwecks Anpassung an eine nicht näher dargestellte Kalottenplatte zur Sicherung des Hohlraummantels.
• Die Oberflächenprofilierung der gewellten Längen- abschnitte 12, 13 (siehe auch Fig. 2 bis 4) wird durch eine Wellung 8 der in einer Längsebene einander gegenüberliegenden Oberflächenbereiche eines glatten, im Querschnitt runden Ausgangsstabs gebildet. Es ist zu erkennen, daß den Wellentälern 9 auf der einen Längsseite der Ankerstange 2 Wellenberge 10 auf der anderen Längsseite gegenüberliegen. Diese Gestaltung führt zu konstanten Querschnittsflächen im Längenverlauf der gewellten Längenabschnitte 12, 13 und vermeidet Kerbwirkungen. Außerdem wird eine intensive Verzahnung zwischen der Ankerstange 2, dem Mörtel oder Kleber und dem Gebirge erreicht.
• Die Übergänge 14 von dem Mittelabschnitt 11 auf die gewellten Längenabschnitte 12, 13 sind mit Wellungen versehen, bei denen die Amplitude im Wert langsam zunimmt. Wie die Linie der möglichen Normalkraftübertragung (zwischen Mörtel bzw. Kleber und Ankerstange) ausweist, haben solche allmählichen Übergänge 14 vom glatten Mittelabschnitt 11 auf die profilierten Längenabschnitte 12, 13 einen harmonischen Kraftfluß zur Folge. Sie bewirken außerdem eine Erhöhung der kritischen übertragbaren Last. Außerdem wird noch das Dehnreservöir des Klebeankers 1 vergrößert. Die Länge der Übergänge 14 hängt von den jeweiligen Einsatzverhältnissen und dem verwendeten Kleber/Mörtel ab.
• Bei der Ausführungsform la eines Klebeankers gemäß den F i g. 5 bis 8 in zwei etwa rechtwinklig aufeinanderstehenden Längsebenen erzeugt worden. Ein solcher Klebeanker la wird bevorzugt bei erheblichen Gebirgsbewegungen eingesetzt. Im übrigen entspricht diese Ausführungsform der Darstellung der F i g. 1.
• Der Übergang von dem Gewindeabschnitt 4 der Ankerstangen 2 auf den benachbarten gewellten Längenabschnitt 12 kann auf verschiedene Art und Weise ausgebildet sein.
• Nach F i g. 9 ist er ein einstückig an die Ankerstange 2 angeformtes tellerartiges Widerlager mit konvexer Unterseite 7.
• Bei der Ausführungsform der Fig. 10 ist zusätzlich noch eine Mutter 6 einstückig mit angeformt.
• Im Falle der Ausführungsform der F i g. 11 ist ein tellerartiges Widerlager 5b an die Ankerstange 2 geschweißt. Die Schweißung 15 befindet sich-auf der dem Gewindeabschnitt 4 zugewendeten Seite.
• Schließlich zeigt die F i g. 12 eine Ausführungsform eines Widerlagers 5c, bei welcher eine Mutter 6 mit dem Widerlager 5c einstückig ausgebildet und gemeinsam an die Ankerstange 2 geschweißt sind. Auch hierbei befindet sich die Schweißung 15 auf der dem Gewindeabschnitt 4 zugewandten Seite.
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Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Klebeanker für untertägige Hohlräume, der eine Ankerstange mit einer wenigstens abschnittsweise profilierten Oberfläche zur Verbindung mit dem Gebirge und einen endseitigen Gewindeabschnitt mit Mutter aufweist, die über eine Ankerplatte den Mantel des Hohlraums sichert, wobei die Oberflä-£-henprofilierung -der Ankerstange durch eine Wellung der in einer Längsebene einander gegenüberliegenden Oberflächenbereiche eines glatten, im Querschnitt runden Ausgangsstabs gebildet wird und den Wellentälern auf der einen Längsseite Wellenberge auf der anderen Längsseite gegenüberliegen, d a -durch gekennzeichnet, daß sich an einen glatten cvorsprungslosen Mittelabschnitt (11) der Ankerstange (2) jeweils mit einer Wellung (8) versehene Längenabschnitte (14) mit im Wert zunehmenden bzw. abnehmenden Amplituden anschließen.
2. 2. Klebeanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in zwei etwa rechtwinklig aufeinanderstehenden Längsebenen Wellungen (8) vorgesehen sind.
3. 3. Klebeanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Übergang der Ankerstange (2) auf den Gewindeabschnitt (4) ein angeformtes oder angeschweißtes Widerlager (5, 5a, 5b, 5c) für eine Kalottenplatte vorgesehen ist.
4. 4. Klebeanker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mutter (6) in das Widerlager (5, 5a, 5b, Sc)integriert ist.

   Die Erfindung richtet sich auf einen Klebeanker für untertägige Hohlräume gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

   Klebeanker finden dort ihr Einsatzgebiet, wo das Tragvermögen des einen untertägigen Hohlraum, wie z. B. eine Strecke oder einen Tunnel, begrenzenden Gebirgsmantels aufrechterhalten, ggf. sogar gesteigert werden solL. Zu diesem Zweck müssen die Klebeanker in der Lage sein, Kräfte aufzunehmen, zu übertragen und abzuleiten. Die die Klebeanker belastenden Kräfte entstehen durch Auflockerungen bzw. Verschiebungen im Gebirgsmantel. In diesem Zusammenhang bildet die Größe der jeweils zu erwartenden Gebirgsbewegung das Kriterium für die Auswahl des örtlich am besten geeigneten Ankertyps.

   Ein Klebeanker mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 zählt durch die DE-AS 21 08 264 zum Stand der Technik. Bei dieser bekannten Bauart erstreckt sich die Wellung jedoch über die gesamte Länge der Ankerstange. Folglich wird diese mit dem Gebirge vollflächig vermörtelt bzw. verklebt. Durch eine derartige Einbindung kann jeder einsetzenden Gebirgsbewegung relativ frühzeitig ein hoher Widerstand entgegengebracht werden. Die Querschnittsfläche der Ankerstange ist über die gesamte Länge gleichmäßig - abgesehen von den durch die Verformung bedingten minimalen Toleranzen -, wobei durch die Wellungen auch weiche Übergänge vorhanden sind, so daß keine Kerbwirkungen auftreten. Allerdings hat der bekannte Klebeanker den Nachteil, daß er nur dort sinnvoll eingesetzt werden kann, wo bei Gebirgsbewegungen vergleichsweise geringfügige Verlagerungen stattfinden.

   Bei größeren Gebirgsbewegungen werden Klebean- ker verwendet, die einen glatten vorsprungslosen Mittelabschnitt aufweisen. Dieser Mittelabschnitt soll bei Gebirgsbewegungen ein begrenztes Dehnungsreservoir bilden, welches durch die Länge des Freispielbereichs, multipliziert mit dem Dehnvermögen des jeweils eingesetzten Stahls definiert. Die sich an den glatten Mittelabschnitt anschließenden Stangenabschnitte im Bohrlochtiefsten und im Mundlochbereich sind umfangsseitig profiliert, um Gebirgskräfte aufzunehmen und auch wieder abzuleiten. Auch in diesem Fall müssen die Profilierungen einen guten Formschluß mit dem Gebirge gewährleisten. Je besser dieser Formschluß ist, um so kürzer können die profilierten Längenabschnitte gewählt und demgegenüber der glatte vorsprungslose mittlere Dehnbereich (Freispielbereich) maximiert werden (Zeitschrift »Glückauf« 120(1984) Nr. 7, S. 371).

   Die Oberflächenprofilierungen- der bekannten Gebirgsanker werden in aller Regel durch Warmwalzen erzeugt. Eine solche einprägende Verfahrenstechnik hat aber zur Folge, daß die Flächeninhalte der in Längsrichtung eines Gebirgsankers aufeinanderfolgenden Querschnittsbereiche ständig zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert schwanken. Zusätzlich können bei Beanspruchungen Kerbwirkungen auftreten.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Klebeanker so zu verbessern, daß er als sogenannter Freispielanker mit einem glatten vorsprungslosen Mittelabschnitt bei verbesserter Ausnutzung der Tragfähigkeit von Kleber und Mörtel hinsichtlich der Haftlängen minimiert und dennoch eine größere Sicherheit gegen Versagen erzielt werden kann.

   Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

   Eine solche Lösung erlaubt es, die Amplituden der Wellungen - ausgehend vom glatten vorsprungslosen Mittelabschnitt der Ankerstange - nunmehr in Abhängigkeit von den jeweils eingesetzten Klebern und Mörteln zu den Ankerstangenenden hin ansteigen zu lassen.

   Auf diese Art und Weise kann dem Sachverhalt besonders optimal Rechnung getragen werden, daß wegen der unterschiedlichen Duktilitäten des Ankerstahls einerseits und des Klebers bzw. Mörtels andererseits der Kleber/Mörtel angrenzend an den glatten vorsprungslosen Mittelabschnitt besonders hohen Belastungen ausgesetzt ist, die jedoch nach einigen Wellen auf nahezu Null reduziert werden. Die Erfindung schafft es also, bei begrenzter Gesamtlänge des Klebeankers dadurch ein maximales Dehnreservoir zu bieten, daß die haftenden gewellten Längenabschnitte zur Ableitung der aus Gebirgsbewegungen resultierenden Kräfte so kurz wie nur denkbar möglich gehalten werden. Da das Tragvermögen der Kleber bzw. Mörtel die Längen der Kraft-bzw. Formschlußabschnitte des Klebeankers bestimmt, kann eine erheblich verbesserte Ausnutzung der Tragfähigkeit der Kleber bzw. Mörtel erzielt werden.