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Vorrichtung zum Trennen des Zugglieds eines vorgespannten Ver-
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preßankers durch Bilden einer Sollbruchstelle Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Trennen des Zugglieds eines vorgespannten Verpreßankers durch
Bilden einer Sollbruchstelle an einer vorgegebenen Stelle seiner Länge, vornehmlich
am Ubergang von der Verankerungslänge zur freien Stahllänge, aus einer das Zugglied
im Bereich der zu bildenden Sollbruchstelle umschließenden Ringhülse, die mit einem
aluminothermischen Reaktionsgemisch gefüllt ist, in das ein auf elektrischem Wege
auslösbares Zündsystem eingebettet ist.
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Ein Verpreßanker besteht aus einem Zugglied, das in ein Bohrloch
eingeführt und im Bohrlochtiefsten durch Einpressen von erhärtendem Material, wie
Zementmörtel oder dergleichen, mit der Bohrlochwandung und so mit dem umgebenden
Boden in Verbund gebracht wird. Ein so hergestellter Verpreßkörper wird über den
restlichen Teil dçes Zuggliedes, das aus einem einzigen oder mehreren aus Stahlstäben,
-drähten oder -litzen bestehenden
Elementen ausgebildet sein kann,
mit dem zu verankernden Bauteil kraftschlüssig verbunden. Die Länge des Zuggliedes,
über die es im Verpreßkörper eingebettet ist, nennt man Verankerungslänge Lv, den
restlichen, zum Zwecke der Vorspannung frei dehnbaren Teil, die freie Stahllänge
List.
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Verpreßanker können zur dauernden Verankerung von Bauwerken im Boden
dienen, aber auch temporär eingesetzt werden, wie z.B. zur rückwärtigen Verankerung
einer Baugrubenwand.
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Wenn sich der temporär eingesetzte Verpreßanker bis in das Nachbargrundstück
erstreckt, muß er in aller Regel nach Beendigung der Bauarbeiten, für die er eingesetzt
wurde, entfernt werden.
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Zur Entfernung eines Verpreßankers wird zumeist am Ubergang der Verankerungslänge
Lv zur freien Stahllänge Lfst eine Trennmöglichkeit für das Zugglied vorgesehen,
um so den freien Teil des Zuggliedes aus dem Bohrloch herausziehen und gegebenenfalls
wiedergewinnen zu können. Der Verpreßkörper selbst, der selten eine größere Länge
als etwa 4 bis 8 m aufweist, kann, wenn bei Aushubarbeiten im Nachbargrundstück
flächig, z.B. mit Planierraupen gearbeitet wird, meist leicht entfernt werden.
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Von den verschiedenen Möglichkeiten zum Durchtrennen des Zuggliedes
eines Verpreßankers kommt der Anwendung von Wärme zur Verminderung der Stahlzugfestigkeit
die größte Bedeutung zu. Zum einen läßt sich durch Wärmeanwendung die Zugfestigkeit
beliebig ausgebildeter Zugglieder verringern. Zum anderen können die zur Wärmeerzeugung
notwendigen Mittel ohne wesentliche Vergrößerung des Bohrlochdurchmessers zusammen
mit dem Zugglied eingebaut und im allgemeinen auch über eine größere Zeitspanne
betriebsfähig gehalten werden. Schließlich kann, wenn die Sollbruchstelle durch
Verminderung der Festigkeit infolge Wärmeeinwirkung geschaffen wird, das Zugglied
während des gesamten Gebrauchszustandes mit seinem vollen Querschnitt ausgenützt
werden.
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Um die zur Verringerung der Zugfestigkeit des Zuggliedes notwendige
Wärme zu erzeugen, ist es bekannt, das Zugglied im Bereich der Sollbruchstelle mittels
der exothermen Reaktion, z.B. eines aluminothermischen Gemischs, auf eine Temperatur
zu erhitzen, bei der seine Zugfestigkeit so herabgesetzt wird, daß es leicht getrennt
und aus dem Bohrloch herausgezogen werden kann (DE-PS 24 33 244). Dabei ist das
aluminothermische Gemisch in einer Ringhülse angeordnet, die das Zugglied im Bereich
der zu bildenden Sollbruchstelle im Abstand umschließt und die einen Zünder aufweist.
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Da Verpreßanker oft im Grundwasser liegen, ist es nicht nur notwendig,
das Zündsystem vor dem Entzünden gegen das Eindringen von Feuchtigkeit zu schützen,
sondern auch während des Abbrennens davor zu bewahren, daß bei einer Zerstörung
der Ringhülse Wasser mit dem brennenden aluminothermischen Gemisch in Berührung
kommt und dieses abkühlt oder zum Erlöschen bringt, bevor die nötige Wärme zum Erzeugen
der Sollbruchstelle erreicht ist. Ein weiteres Problem besteht darin, daß dieses
Gemisch beim Abbrennen sein Volumen stark vermindert und, jedenfalls bei geneigten
Ankern, am jeweils unteren Ende der Ringhülse zusammenläuft. Dadurch besteht die
Gefahr, daß ein Teil des glühendflüssigen Gemischs durch den Ringraum zwischen dem
Zugglied und der Ringhülse nach unten in den Boden abfließt und der innerhalb der
Hülse verbleibende Rest des Gemischs nicht ausreicht, um das Zugglied so weit anzuschmelzen,
daß es mit Sicherheit an der Sollbruchstelle getrennt werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
angegebenen Art so weiterzubilden, daß insbesondere bei Verpreßankern im Grundwasser
ein Durchtrennen des Ankerzugglieds an der vorgegebenen Sollbruchstelle mit Sicherheit
gewährleistet wird.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs
angegebenen Art dadurch gelöst, daß die Ringhülse aus einem Außenrohr mit mindestens
einem das Zugglied bzw. ein Einzelelement des Zuggliedes aufnehmenden Innenrohr
besteht und daß der zwischen Außenrohr und Innenrohr gebildete Hohlraum stirnseitig
durch Deckel abgeschlossen ist, die im Abstand von den Enden des Außenrohres angeordnet
sind, wobei die so gebildeten stirnseitig offenen Hohlräume durch Pfropfen aus einem
feuerfesten erhärtenden Material, z.B. Beton, ausgefüllt sind.
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Das Zündsystem besteht zweckmäßig aus einem in eine längliche Patrone
eingeschlossenen, sich möglichst schlagartig entzündenden und mit hoher Temperatur
rasch verbrennenden Material, in das eine Zündpille aus pyrotechnischem Material
eingebettet ist, die mit einer mit elektrischem Strom beaüf schlagbaren Zündleitung
in unmittelbarer Berührung steht. Das in die Patrone eingeschlossene Material des
Zündsystems ist zweckmäßig eine Mischung aus Kupfer- und Thermit-Pulver.
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Das Außenrohr ist zweckmäßig am luftseitigen Ende mit einem Ansatzrohr
verbunden, das dichtend an ein das Zugglied im Bereich der freien Stahl länge umgebendes
Hüllrohr angeschlossen ist, Das Außenrohr und/oder das Innenrohr bzw. die Innenrohre
bestehen zweckmäßig aus Metall; ebenfalls besteht auch das Ansatzrohr zweckmäßig
aus Metall und ist mit dem Außenrohr verschweißt. Das das Zugglied im Bereich der
freien Stahllänge umgebende Hüllrohr besteht zweckmäßig aus Kunststoff.
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Die Zündleitung ist vorteilhaft im Bereich der freien Stahllänge
in einem Hüllrohr angeordnet, das bis in den Pfropfen am luftseitigen Ende des Außenrohres
hineinreicht.
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Die Zündleitung kann über einen Teil ihres Verlaufs unmittelbar in
das Material des Pfropfens eingebettet sein.
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Der Vorteil der Erfindung besteht einmal darin, daß durch die zusätzlich
zu den stirnseitigen Deckeln der Ringhülse vorgesehenen Pfropfen aus feuerfestem,
erhärtendem Material, z.B. Beton, ein Durchschmelzen der Deckel weitgehend vermieden
bzw. auch bei einem Anschmelzen der Deckel verhindert wird, daß das glühendflüssige
Gemisch nach unten abläuft. Selbst wenn ein Teil des Gemischs in den verhältnismäßig
engen Ringraum zwischen dem Zugglied bzw. einem Teil des Zuggliedes und dem dieses
umgebenden Innenrohres eindringen sollte, bewirkt die Länge des Pfropfens, daß das
Material rasch erkaltet und so diesen Ringraum verstopft.
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Durch die besondere Ausbildung des Zündsystems, insbesondere die
Auswahl eines sich möglichst schlagartig entzündenden und mit hoher Temperatur rasch
verbrennenden Materials, z.B.
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einer Kupfer-Thermit-Mischung, wird erreicht, daß das in der Ringhülse
eingeschlossene aluminothermische Gemisch rasch entzündet und schnell verbrannt
wird. Die Kupfer-Thermit-Mischung des Zünders verbrennt nach schlagartiger Entzündung
bei etwa 1.9000 C; da die Entzündungstemperatur z.B. von Thermit bei etwa 1.000°
C liegt, ist somit eine rasche Verbrennung des Thermits gewährleistet und wird verhindert,
daß nach dem Verbrennen der Innenrohre Grundwasser in den Brandsatz eindringt. Der
Zünder aus einer Kupfer-Thermit-Mischung ist zweckmäßig in einer länglichen Patrone
untergebracht, die sich über einen möglichst großen Bereich der Länge der Ringhülse
erstreckt, so daß auch hierdurch ein rasches Entzünden des aluminothermischen Gemisches
erreicht wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Verpreßanker,
Fig.
2 einen Längsschnitt durch eine mit aluminothermischem Gemisch gefüllte Ringhülse
in größerem Maßstab, Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig.
2 und Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Verpreßanker mit einem
Stahlzugglied 1, z.B. einer Stahldrahtlitze, das in ein Bohrloch 2 eingesetzt ist.
Im unteren Teil des Bohrloches 2 ist durch Einpressen von erhärtendem Material,
z.B. Zementmörtel, ein Verpreßkörper 3 gebildet. Im Verpreßkörper 3 ist das Zugglied
1 über seine Verankerungslänge Lv verankert. Uber den übrigen Bereich seiner Gesamtlänge,
nämlich den Bereich der freien Stahllänge L fSt ist das Zugglied 1 frei dehnbar
und an der Luftseite z.B. zur Sicherung einer Baugrubenwand 4 mittels einer Verankerung
5 verankert, die nicht Gegenstand der Erfindung ist. Uber den Bereich der freien
Stahllänge Lf St ist das Zugglied 1 durch eine Umhüllung, z.B. ein Kunststoffrohr,
gegen Korrosion geschützt; das Bohrloch kann in diesem Bereich auch verfüllt werden.
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Im Bereich des Uberganges von der Verankerungslänge Lv zur freien
Stahllänge LfSt ist in den Verpreßkörper 3 eine Vorrichtung 6 eingebettet, mittels
der durch Wärmeeinwirkung auf das Zugglied 1 eine Sollbruchstelle geschaffen werden
kann.
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An dieser Sollbruchstelle kann das Zugglied 1 entweder durch Aufbringen
einer äußeren Zugkraft oder durch Aufrechterhaltung der Ankerkraft durchtrennt werden,
so daß sein sich über den Bereich der freien Stahl länge Lf erstreckender Teil aus
dem Bohrloch 2 herausgezogen werden kann. Ein Ausführungsbeispiel für eine solche
Vorrichtung zur Bildung einer Sollbruchstelle
ist in den Fig. 2
bis 4 im Längs- und Querschnitt dargestellt.
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Die Vorrichtung 6 ist im dargestellten Beispiel als Ringhülse aus
einem Außenrohr 7 aus Stahl ausgebildet, das stirnseitig durch zwei Deckel 8 bzw.
9 abgeschlossen ist. Die Deckel 8 bzw. 9 befinden sich jeweils im Abstand a bzw.
b von den Enden des Außenrohres 7. Das Zugglied 1 ist im gezeigten Beispiel mehrteilig
ausgebildet, und zwar aus drei Einzelelementen 1'. Deshalb sind innerhalb des Außenrohres
7 drei Innenrohre 10 angeordnet, welche die Deckel 8 bzw. 9 in entsprechenden Bohrungen
durchdringen und in denen jeweils eines der Einzelelemente 1' verläuft. Die Innenrohre
10 sind etwas länger als das Außenrohr 7 und reichen an beiden Enden darüber hinaus.
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Um eine Abdichtung zu dem das Zugglied 1 im Bereich der freien Stahllänge
LfSt umgebenden Hüllrohr 11 aus Kunststoff, z.B. Polyäthylen, zu ermöglichen, ist
in das Außenrohr 7 an seinem luftseitigen Ende ein Ansatzrohr 12 gesteckt und mit
dem Außenrohr 7 durch Schweißraupen 13 verbunden. In seinem aus dem Außenrohr 7
herausragenden Teil ist das Ansatzrohr 12 mit Schikanen 14, z.B. ringförmig aufgebrachten
Schweißraupen versehen, so daß in diesem Bereich durch von außen angebrachte Schellen
oder Spannbänder ein dichter Sitz herbeigeführt werden kann.
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Der zwischen der Innenwand des Außenrohres 7 und den Außenwänden
der Innenrohre 10 gebildete Hohlraum 15 ist mit einem aluminothermischen Gemisch,
z.B. Thermitpulver, gefüllt.
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In dieses Gemisch ist eine längliche Patrone 16 eingebettet, die eine
Kupfer-Thermit-Mischung enthält. In die Kupfer-Thermit-Mischung ist eine Zündpille
17 eingebaut, wie sie beispielsweise bei Sprengladungen verwendet wird. Zu dieser
Zündpille 17 führt eine Zündleitung 18, die durch eine entsprechende Bohrung in
dem Deckel9 nach außen geführt und zum mechanischen Schutz in einem Hüllrohr 19
aus Kunststoff verlegt ist.
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Die durch die Zurücksetzung der Deckel 8 bzw. 9 gegenüber den stirnseitigen
Enden des Außenrohres 7 gebildeten Hohlräume sind durch Pfropfen 20 bzw. 21 aus
Beton ausgefüllt. Dabei erstreckt sich der Pfropfen 21 am luftseitigen Ende der
Vorrichtung 6, der innerhalb des Ansatzrohres 12 liegt, noch über das stirnseitige
Ende des Außenrohres 7 hinaus. In den Pfropfen 21 ist auch das Hüllrohr 19 zum Schutz
der Zündleitung 18 eingebettet, die, um eine möglichst vollständige Abdichtung gegen
von außen eindringende Flüssigkeit zu erreichen, über eine geringe Strecke unmittelbar
in den Beton des Pfropfens 21 eingebettet ist.
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Die Ringhülse 6 kann mit dem Zugglied 1 gleichzeitig in das Bohrloch
2 eingeführt werden; sie beansprucht in radialer Ausdehnung nur wenig mehr Platz
als das Zugglied selbst, enthält aber schon von vornherein alle für die spätere
Reaktion und die Bildung einer Sollbruchstelle notwendigen Vorkehrungen. Durch Anlegen
einer elektrischen Spannung an die Zündleitung 18 wird die Zündpille 17 entzündet
und das in der Patrone 16 enthaltene Kupfer-Thermit-Gemisch zur Reaktion gebracht.
Dieses Gemisch entzündet sich schlagartig und verbrennt bei einer sehr hohen Temperatur.
Dadurch wird auch das den übrigen Teil des Hohlraums 15 ausfüllende Thermitpulver
zur raschen Reaktion gebracht, das in kurzer Zeit die Litzen 1 anschmilzt bzw. durch
Wärmeeinwirkung eine solche Festigkeitsmindercmg hervorruft, daß zuverlässig eine
Sollbruchstelle gebildet wird. Je nach Neigungswinkel des Ankers wird die glühendflüssige
Mischung durch den Pfropfen 20 oder 21 am Auslaufen gehindert. Die Pfropfen bilden
aber auch eine zuverlässige Abdichtung gegen eindringendes Grundwasser während des
Zeitraums, bis das Zündsystem gebraucht wird.
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