DE3507732C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Zugglied für einen Felsbolzen
oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs
und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Felsbolzen habem im wesentlichen die Aufgabe, beim Auffahren
von Hohlräumen in einem natürlich anstehenden Gebirge mit
Klüftungen Felspakete gegen Verschiebungen zu sichern. Eine
typische Beanspruchungsart solcher Felsbolzen ist eine kom
binierte Zug- und Scherbeanspruchung mit großen Scherwegen.
Zugglieder, die als Felsbolzen verwendet werden, müssen
daher ein hohes Arbeitsvermögen aufweisen, um die starken
Verbiegungen bruchfrei mitmachen zu können. Die Steifigkeit
eines massiven, z. B. stabförmigen Querschnitts ist dafür ein
Hindernis.
Bekannt sind auch rohrförmige Felsbolzen mit dünner Wandung,
die z. B. mittels hydraulischen Drucks gegen die Bohrlochwand
gepreßt werden und durch Reibung die Kraft übertragen. Rohr
anker dieser Art haben einen noch geringeren Scherwiderstand
als stabförmige Anker; sie erlauben aber einen größeren
Scherweg, da der Hohlraum des Bohrloches im wesentlichen
frei bleibt. Rohrförmige Anker haben keinen Korrosions
schutz, sie sind nicht in beliebigen Längen herzustellen und
besitzen keine Profilierung, um gegebenenfalls Verankerungs
körper anbringen zu können.
Das Zugglied des gattungsgemäßen Felsbolzens schließlich
besteht aus einem Bündel von Stahldrähten, die eng um ein
zentrales Stahlrohr herum gruppiert sind, dessen Hohlraum
beim Injizieren des Bohrloches mit einem Zweikomponenten
kleber der Entlüftung dient (DE-PS 31 46 587). Abgesehen
davon, daß die einzelnen Stahldrähte mit dem Stahlrohr durch
Zentrierringe zu einem Bündel zusammengefaßt werden müssen,
was den Einbau erschwert, wirkt dieses Bündel hinsichtlich
seines Arbeitsvermögens wie ein kompakter Querschnitt, hat
also die bekannten Nachteile.
Durchgehende, meist auch zentral angeordnete Injizier- und
Entlüftungsleitungen sind im übrigen auch bei Verpreßankern
bekannt, bei denen das Zugglied jeweils aus einem Bündel von
Stahldrähten oder Stahldrahtlitzen besteht (Prospekt der
Firma SPANN-STAHL AG DYWIDAG, 08-79 "Bodenanker/Felsanker";
Z. "Tunnels & Tunnelling", October 1982, S. 23 bis 25). Ver
preßanker unterliegen im Gegensatz zu Felsbolzen nur Zugbe
anspruchungen. Deshalb befindet sich bei diesen das Anker
zugglied nur in einem im Bohrlochtiefsten durch Injizieren
von erhärtendem Material erzeugten Verpreßkörper im Verbund
mit diesem, während es über den größten Teil seiner Länge, die
sogenannte freie Stahllänge, frei dehnbar ist. Im Bereich
der Verankerungslänge im Verpreßkörper ist es auch bekannt,
das Hüllrohr, von dem die Einzelelemente des Zugglieds zum
Korrosionsschutz umgeben sind, mit rippenartigen Profilie
rungen zu versehen, um einen besseren Verbund zu erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zugglied für
einen Felsbolzen zu schaffen, das auf wirtschaftliche Weise
in beliebigen Längen herstellbar ist, das ein hohes Arbeits
vermögen hat, um auch starke Verbiegungen bruchfrei mit
machen zu können und das darüber hinaus die Möglichkeit
gibt, Verankerungskörper, z. B. in Form von Gewindemuttern
oder dergleichen anbringen zu können.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe vorrichtungsmäßig
durch ein Zugglied mit den Merkmalen des kennzeichnenden
Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Verfahrensmäßig werden
zur Lösung der Aufgabe die im Kennzeichen des Anspruchs 10
aufgeführen Maßnahmen vorgeschlagen.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran
sprüchen.
Durch Auflösung des für die Kraftübertragung erforderlichen
Stahlquerschnitts in eine Anzahl von Einzelquerschnitten mit
kleinem Widerstandsmoment und deren Einbettung in ein
Material, aus dem sich die Drähte bei großer Scherbeanspru
chung lösen können, wird die Biegsamkeit des gesamten Zug
gliedes so erhöht, daß bei Scherverbiegung auftretende
Knicke ausgerundet werden können. Dabei kann der bzw. können
die am stärksten beanspruchte Draht bzw. Drähte in den
zentralen Hohlraum ausweichen.
Durch die vor allem gegenüber massiven Stäben und Rohren
höhere Biegsamkeit wird vor allem bei solchen Bolzen der
Einbau erleichtert, die in großer Länge von kleinen Räumen
aus eingebaut werden müssen.
Die Profilierung des Zuggliedes an seinem Außenumfang dient,
insbesondere dann, wenn sie als Schraubgewinde ausgebildet
ist, zum Fixieren des Zuggliedes am Kopf, während der
zentrale Hohlraum zum Injizieren eines erhärtenden Materials
in das Bohrloch oder zum Entlüften verwendet werden kann. Im
übrigen erlaubt der zentrale Hohlraum, sofern er nach dem
Einbau noch offen ist, eine gute Kontrolle eventueller
Scherbewegungen oder das Einführen von Meßsonden.
Wenn die Profilierung nur so lang ist, wie sie jeweils zur
Kraftverankerung erforderlich ist und zwischen den mit einer
Profilierung versehenen Teilen jeweils ein glatter Bereich
angeordnet ist, erlaubt dieser die Aktivierung einer größe
ren Stahllänge bei Abscherungsverbiegung. Dies entspricht in
besonderer Weise den Anforderungen an Felsbolzen, die
kleinere Schichtpakete zusammenhalten sollen, wozu durch
verbundfreie Bereiche voneinander getrennte Zwischenveranke
rungen besonders günstig sind.
Schließlich gewährt ein Zugglied nach der Erfindung auch
einen ausgezeichneten Korrosionsschutz, da die Stahldrähte
vollständig in Kunstharz eingebettet sind; dies gilt vor
allem dann, wenn dieses noch dazu von einer Umhüllung
umgeben ist. Zugglieder dieser Art können deshalb auch als
Daueranker eingesetzt werden und fördern so den Weg zu einem
einschaligen Ausbau.
Der besondere Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß es auf
diese Weise gelingt, ein Zugglied für einen Felsbolzen
in einem kontinuierlichen Verfahren herzustellen, das eine
beliebige Ablängung erlaubt und, wenn die Profilierung der
Umhüllung als Schraubgewinde ausgebildet ist, außerdem die
Möglichkeit zum Aufschrauben eines Schraubteils an beliebigen
Stellen gibt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 ein Zugglied nach der Erfindung als Felsbolzen,
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in
Fig. 1,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Felsbolzen gemäß
Fig. 1 nach Scherverbiegung,
Fig. 4 einen Abschnitt eines Zugglieds nach der Erfin
dung, die
Fig. 5 bis 7 Phasen der Herstellung des Zuggliedes und
Fig. 8 eine andere Ausführungsform des Zugglieds als
Felsbolzen.
Ein Zugglied nach der Erfindung ist in den Fig. 1 und
2 in seiner Anwendung als Felsbolzen in einem Längs- und
Querschnitt dargestellt. Das Zugglied 1 besteht bei diesem
Beispiel aus insgesamt acht Stahldrähten 4, die in eine er
härtende Masse 5, z. B. aus einem reagierenden Kunstharz, wie
z. B. einem Polyesterharz, eingebettet sind. Im Inneren be
findet sich ein zentraler Hohlraum 3; der Außenumfang des
Zugglieds weist eine Profilierung 6 z. B. in Form eines groben
Gewindes auf, das zum Aufschrauben einer Verankerungsmutter
oder dergleichen geeignet ist.
Das Zugglied 1 ist in ein Bohrloch 7 eingesetzt und
am Grunde des Bohrloches durch ein erhärtendes Material 8, z. B.
ein Kunstharz oder Zementmörtel, festgelegt. Dieses erhärten
de Material kann durch den zentralen Hohlraum 3 in das Bohr
loch injiziert werden. An der Bohrlochöffnung ist das Zug
glied 1 durch ein Schraubteil 9 festgelegt, das sich mittels
eines umgebördelten Randes 10 gegen eine Widerlagerplatte 11
abstützt. Die Widerlagerplatte 11 ist im Bereich ihrer
zentralen Durchbrechung aufgebogen, wodurch eine Federwir
kung erreicht wird.
Im Querschnitt der Fig. 2 ist gestrichelt angedeutet,
wie bei starker Scherbeanspruchung des Zugglieds ein Draht
4′ in den zentralen Hohlraum 3 ausweichen kann und in Fig. 3,
wie sich das Zugglied bei einer infolge einer gegenseitigen
Verschiebung von Felspaketen auftretenden lokalen Scherbean
spruchung verformen kann.
Die Herstellung eines solchen Zugglieds ist nicht ein
fach, vor allem wenn man seine Abmessungen bedenkt. Das Zug
glied besteht beispielsweise bei einem Außendurchmesser von ca.
25 mm aus Stahldrähten mit 6 mm Durchmesser; der zentrale
Hohlraum hat dann einen Durchmesser von 9 mm. Das Zugglied
kann beispielsweise durch Extrudieren hergestellt werden, wo
bei die Drähte dem Extrudierkopf seitlich zugeführt werden
müssen, um sie vollständig einhüllen zu können.
Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zur Herstel
lung eines Zuggliedes nach der Erfindung ist in den Fig. 5
bis 7 in einzelnen Phasen dargestellt. Dabei wird in einem
kontinuierlichen Verfahren zunächst ein Innenrohr 2 aus einem
thermoplastischen Material, z. B. PVC, durch Extrudieren herge
stellt, das den zentralen Hohlraum 3 bildet (Fig. 5). Noch
bevor das thermoplastische Material des Innenrohrs 2 voll
ständig erhärtet ist, werden in radialer Richtung von außen
die Drähte 4 zugeführt und in regelmäßiger Folge entlang des
Außenumfanges des Innenrohrs 2 in dessen Umfangsfläche einge
drückt (Fig. 6).
In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Drähte
4 durch die erhärtende Masse 5, z. B. ein reagierendes Kunst
harz wie ein Polyesterharz oder dergleichen, eingehüllt. Auf
dieses wird schließlich ein äußeres Hüllrohr 6 aus einem
thermoplastischen Kunststoff, z. B. PVC, aufextrudiert. Dieses
äußere Hüllrohr 6 weist das grobe Gewinde auf, das zum Auf
schrauben der Verankerungsmutter dient.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in
Fig. 8 dargestellt, nämlich ein als Felsbolzen dienendes Zug
glied 12, das nicht über seine gesamte Länge mit einem Ge
winde versehen ist, sondern nur über Teilbereiche 13, die je
weils von glatten Bereichen 14 unterbrochen sind. Bei diesem
Zugglied bilden die mit Gewinden versehenen Bereiche 13 Ver
ankerungen gegenüber dem das Bohrloch 7 ausfüllenden erhärten
den Material 8, während die glatten Bereiche 14 keinen Verbund
mit dem erhärtenden Material 8 eingehen, so daß das Zugglied
in diesen Bereichen eine größere Dehnfähigkeit aufweist.
Der rohrförmige Körper, in den die Drähte 4 eingebettet
sind, kann noch mit radialen Durchbrechungen versehen sein.
Diese Durchbrechungen, die auch nur in Teilbereichen über die
Länge des Zuggliedes angeordnet sein können, dienen als In
jizier- oder Entlüftungsöffnungen. Das Injizieren des nach dem
Einsetzen des Zuggliedes in das Bohrloch verbliebenen Ring
raumes mit einem erhärtenden Material, z. B. Zementmörtel, kann
durch den zentralen Hohlraum 3 und die Durchbrechungen hin
durch erfolgen. Um den zentralen Hohlraum 3 nachträglich wie
der frei zu machen, kann das darin verbliebene Injektions
material herausgespült werden.
Die Durchbrechungen können aber auch ventilartig aus
gebildet sein etwa in der Weise, daß sie bei einem Injizieren
des Ringraumes durch eine in diesem angeordnete gesonderte
Injizierleitung als Entlüftungsöffnungen dienen, d. h. vom
äußeren Ringraum zum zentralen Hohlraum 3 hin nur die einge
schlossene Luft entweichen lassen, nicht aber das Injizier
material oder etwa hieraus abgesondertes Wasser.
Claims (10)
1. Zugglied für einen Felsbolzen, bestehend aus einem
Bündel von um einen zentralen Hohlraum herum angeordneten
Stahldrähten, das mittels eines erhärtenden Materials in
einem Bohrloch festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stahldrähte (4) auf ihre gesamte Länge in einen den
zentralen Hohlraum (3) bildenden Körper aus einem erhärten
den plastischen Kunstharz (5) eingebettet sind, der am
Außenumfang mit einer Profilierung (6) versehen ist.
2. Zugglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drähte (4) radialsymmetrisch angeordnet sind.
3. Zugglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der rohrförmige Körper kreisförmigen Querschnitt
aufweist.
4. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der zentrale Hohlraum (3) kreisförmigen
Querschnitt aufweist.
5. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Profilierung als Schraubgewinde aus
gebildet ist.
6. Zugglied nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Profilierung nur über Teilbereiche erstreckt und
daß zwischen den mit einer Profilierung versehenen Bereichen
glatte Bereiche vorgesehen sind.
7. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper von einer Umhül
lung umschlossen ist, an der die Profilierung ausgebildet ist.
8. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest in Teilbereichen entlang der
Mantellinie vom zentralen Hohlraum nach außen gerichtete
Durchbrechungen vorgesehen sind.
9. Zugglied nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchbrechungen ventilartig ausgebildet sind.
10. Verfahren zum Herstellen eines Zuggliedes nach einem der
Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einem
kontinuierlichen Verfahren zunächst ein den zentralen Hohl
raum (3) bildendes Innenrohr (2) aus thermoplastischem
Material, z. B. PE, hergestellt wird, daß vor dem Aushärten
des Materials des Innenrohres (2) entlang seines Außenumfangs
sodann die Drähte (4) eingedrückt werden, die danach durch
eine plastische, erhärtende Masse (5), z. B. ein Polyesterharz
eingehüllt werden und daß schließlich die aus einem thermo
plastischen Material, z. B. PVC, bestehende Umhüllung (6) auf
gebracht wird.
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