DE3735952A1 - Metallspreizduebel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Metallspreizdübel gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Metallspreizdübel dienen zur Herstellung belastbarer Verbindungen, insbesondere zur Befestigung von Elementen und Konstruktionen an Bauwerksteilen aus Mauerwerk oder Beton.

Es sind Metallspreizdübel bekannt, die mit Hilfe von konischen, spiralförmigen oder exzentrischen Spreizelementen durch Längs­ verschiebung oder Verdrehung gegeneinander im Bohrloch veran­ kert werden.

Weiterhin sind Metallspreizdübel bekannt, die sich mit Hilfe von federnden Elementen selbst im Bohrloch verankern. Bekannt sind ebenfalls Metallspreizdübel, die durch Hinterschnei­ dung des Bohrlochs und Aufspreizen der Dübelspitze im Bohrloch befestigt werden. Diese technischen Lösungen sind bei einfacher Ausführung nur begrenzt belastbar und bei hohen Belastungsanforderungen aufwendig in der Herstel­ lung. Demgegenüber wird eine gewisse Verbesserung durch einen Metallspreizdübel erreicht, der gekennzeichnet ist durch einen Bolzen, an dessen einem Ende ein als Anschlag dienender Kopf und an dessen anderem Ende eine Außengewin­ de ausgebildet ist, auf das eine Mutter aufschraubbar ist, wobei das kopfseitige Ende des Bolzens zur Anordnung in­ nerhalb eines Bohrlochs bestimmt ist, und durch zwischen dem Kopf des Bolzens und der auf das Außengewinde aufge­ schraubten abwechselnd angeordnete Distanz- und Spreizrin­ ge, wobei die Distanzringe flach und die Spreizringe ko­ nisch bzw. kegelstumpfartig ausgebildet und so angeordnet sind, daß ihre durchmesserkleineren Enden jeweils dem Kopf des Bolzens zugekehrt sind. Dieser Vorschlag, der dem Vor­ schlag nach der GB-A-21 54 687 sehr ähnlich ist, gewähr­ leistet einen sehr guten Halt des Dübels im Mauerwerk. Es muß jedoch eine erhebliche Spannkraft aufbracht werden, um einen ausreichende radiale Spreizung der Spreizringe und damit Verankerung derselben im Mauerwerk zu gewährleisten. Wohl aus diesem Grunde ist in der GB-A-21 54 687 unter anderem vorgeschlagen, die Spreizelemente jeweils mit ei­ nem durchgehenden Ringschlitz zu versehen, um die radiale Spreizung desselben zu erleichtern. Im übrigen sind jedoch die Spreizelemente nach der GB-A-21 54 687 nur begrenzt wirksam, bedingt durch die fehlende radiale Abstützung derselben am zentral angeordneten Bolzen. Auch ist der mit dem Mauerwerk zusammenwirkende Außenrand der Spreizelemen­ te so gestaltet, daß er bei radialer Spreizung nur relativ wenig in das Mauerwerk einzudringen vermag mit der Folge eines entsprechend begrenzten Widerstands gegen ein Aus­ brechen des Spreizdübels aus dem Bohrloch bei höherer Be­ lastung.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde, einen Metallspreizdübel der zuletzt genannten Art zu schaffen, der sich durch vielseitigen Einsatz und hohe Belastbarkeit bei einfacher Handhabung und Konstruktion auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei die einfache Handhabung, d.h. relativ leichte Spreizung der Spreizringe radial nach außen durch die an den Spreizringen vorgesehenen Radial­ schlitze, erreicht wird. Die hohe Belastbarkeit des erfin­ dungsgemaßen Metallspreizdübels erhält man dadurch, daß im unbelasteten Zustand der Spreizringe deren Außen- sowie Innenrand sich jeweils etwa parallel zur Bolzenlängsachse erstrecken. Dadurch erhält man im radial gespreizten Zu­ stand der Spreizringe eine intensive Verzahnung derselben zwischen dem Dübelbolzen einerseits und dem Mauerwerk bzw. Bohrloch andererseits. Die Spreizringe krallen sich mit ihrem Außen- und Innenrand am Mauerwerk sowie Dübelbolzen regelrecht fest.

Die erfindungsgemäß noch vorgesehene Distanzbuchse erhöht die Variabilität des Metallspreizdübels, zumal aufgrund der beschriebenen Ausbildung der erfindungsgemäßen Spreiz­ ringe nur eine relativ kleine Packung von Distanz- und Spreizringen für einen ausreichend festen Halt des Dübels im Bohrloch erforderlich ist. Es sei jedoch darauf hinge­ wiesen, daß die Verwendung einer solchen Distanzbuchse an sich bereits bekannt ist, z.B. aus der AT-B-3 61 744.

Zur leichten Montage des erfindungsgemäßen Metallspreizdü­ bels ist der Außendurchmesser der unverspannten Spreizrin­ ge geringfügig kleiner als der vorgesehene Bohrlochdurch­ messer und geringfügig größer als der Außendurchmesser der Distanzringe und der Distanzbuchse. Der Innendurchmesser der Spreizringe, Distanzringe und Distanzbuchse entspricht dem Schaftdurchmesser des Dübelbolzens unter Berücksichti­ gung eines geringen Bewegungsspiels (Spielanpassung). Die Dicke, die Materialqualität und der Anstellwinkel der Spreizringe, die Dicke der Distanzringe, die Länge der Di­ stanzbuchse und des Dübelbolzens sowie die Anordnung und Anzahl der Spreizringe, Distanzringe und Distanzbuchsen sind entsprechend den vorhandenen Bedingungen und Anforde­ rungen variierbar und werden so gewählt, daß die Klemmwir­ kung der Spreizringe in den dafür geeigneten Bereichen des Bohrlochs in der erforderlichen Größe aufgebracht wird. Durch Anziehen der Befestigungsmutter des Metallspreizdü­ bels werden die Spreizringe zwischen den Distanzringen bzw. zwischen dem Kopf des Dübelbolzen und der Distanz­ buchse verspannt und durch Reduzierung des Anstellwinkels gegenüber der Bohrlochwandung aufgespreizt. Dabei werden die Spreizringe zwischen Bohrlochwandung und dem Schaft des Dübelbolzens verklemmt. Bei entsprechendem Anzugsmo­ ment an der Befestigung und entsprechender Härte der Spreizringe entsteht eine kraft- und formschlüsseige Ver­ bindung, die durch Zugbeanspruchung des Metallspreizdübels noch verstärkt wird.

Von ganz besonderer Bedeutung, und zwar auch unabhängig von der Konstruktion nach Patentanspruch 1, ist die Aus­ führungsform nach Patentanspruch 2, wonach die Spreizringe aus einem relativ spröden Material, insbesondere durchge­ härtetem Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, hergestellt sind, so daß sie unter axialer Spannung (Zusammendrückung) in eine Vielzahl von Spreizringsegmenten auseinanderbre­ chen. Dadurch wird in nicht vorhergeseher Weise eine er­ heblich erhöhte Verankerung des Metallspreizdübels im Bohrloch erreicht. Der Grund dafür dürfte wohl darin lie­ gen, daß man eine intensive Verzahnung der einzelnen Spreizringsegmente zwischen dem Dübelbolzen einerseits und dem Mauerwerk andererseits erhält. Dies gilt vor allem für Beton-Mauerwerk, welches mit Steinen durchsetzt ist. Trifft ein Spreizring an einer Stelle der Bohrlochwandung auf einen im Beton eingebetteten Stein, wird durch diesen die Spreizwirkung des gesamten Rings begrenzt. Bricht der Spreizring jedoch in mehrere Ringsegmente, wird nur dasje­ nige Spreizringsegment am Eindringen in die Bohrlochwan­ dung gehindert, welches gerade auf den erwähnten Stein trifft. Alle übrigen Spreizringsegmente können relativ tief in die Bohrlochwandung eindringen mit der Folge einer entsprechend guten Verankerung. Diese Spreizringsegmente gewährleisten also nicht nur eine kraft- sondern auch formschlüssige Verankerung in besonders ausgeprägter Form.

Um auch an den Bruchflächen des Spreizrings eine ausrei­ chende Korrosionsbeständigkeit zu erhalten, ist es vor­ teilhaft, die Spreizringe aus korrosionsbeständigem Stahl, z.B. Chromstahl der Sorte X 10 Cr13, mit relativ hohem Koh­ lenstoffgehalt herzustellen.

Im Vergleich zu ungehärteten Spreizringen erhält man bei Verwendung von gehärteten Spreizringen, die zu dem ge­ wünschten Bruch führen, eine um etwa 30%-50% höhere Auszugskraft des Dübels. Die Verankerung ist also entspre­ chend erhöht. Dies gilt insbesondere für Beton-Mauerwerk.

Schließlich ist auch bei dieser Ausführungsform von nicht unwesentlicher Bedeutung die Ausbildung des Außen- und In­ nenrandes der Spreizringe, jeweils parallel zur Bohrloch­ wandung bzw. zum Schacht des Dübelbolzen. Dadurch erhält man beim Spreizen des Spreizringes den Effekt, daß sich dieser sowohl mit seinem Innenrand als mit seinem Außen­ rand am Dübelbolzen bzw. an der Bohrlochwandung regelrecht einkrallt bzw. nach Art einer Schneide in das Material eindringt. Dadurch wird eine besonders effektive Veran­ kerung des Dübelbolzens in der Bohrlochwandung erhalten.

Um den gewünschten Bruch der Spreizringe zu begünstigen, sind diese vorzugsweise mit sich radial erstrecken Soll­ bruchstellen gemäß Patentanspruch 3 versehen.

Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele eines erfin­ dungsgemäß ausgebildeten Metallspreizdübels anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Metallspreizdü­ bels gemäß Erfindung innerhalb eines Bohrlochs im Schnitt,

Fig. 2 einen Spreizring, wie er bei der Ausführungsform nach Fig. 1 Anwendung findet, in Draufsicht sowie im Schnitt; und

Fig. 3 einen Teil einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Metallspreizdübels unter Dar­ stellung eines in Ringsegmente gebrochenen Spreizrings und der Verankerung der Ringsegmente am Dübelschaft einerseits und Mauerwerk anderer­ seits, und zwar ebenfalls im Schnitt.

Auf einem Dübelbolzen 2 mit Bolzenkopf 7 auf den einen Seite und Gewindeansatz 8 auf den anderen Seite sind ge­ wölbte oder - wie hier - konische bzw. kegelstumpfartige Spreizringe 1, mit ihren durchmesserkleineren Enden je­ weils zum Bolzenkopf 7 gerichtet, und zwischenliegende Di­ stanzringe 3 so angeordnet, daß die Spreizringe 1 zwischen dem Kopf des Dübelbolzens 2 und den Distanzringen 3 und einer Distanzbuchse 4 über eine Befestigungslement 7 und eine Scheibe 6 mittels einer Befestigungsmutter 5 ver­ spannt werden. Die Spreizringe 1 aus Stahl sind durch ei­ nen Schlitz 11 in radialer Richtung unterbrochen. Ihre äu­ ßeren und inneren Begrenzungskanten verlaufen jeweils pa­ rallel zum Schaft des Dübelbolzen 2 bzw. zur Bohrlochwan­ dung 9.

Der Außendurchmesser der Spreizringe 1 ist im unverspann­ ten Zustand geringfügig kleiner als der Bohrlochdurchmes­ ser und geringfügig größer als der Außendurchmesser der Distanzringe 3 und der Distanzbuchse 4. Durch die Distanz­ buchse 4 wird die Setztiefe des Metallspreizdübels festge­ legt. Durch Anziehen der Befestigungsmutter 5 wird der axiale Abstand zwischen den Spreizringen 1 und Distanzrin­ gen 3 reduziert und der Außendurchmesser der Spreizringe 1 vergrößert.

Beim Aufbringen eines entsprechenden Anzugsmoments werden die Spreizringe 1 zwischen Bohrlochwandung 9 und Schaft des Dübelbolzens 2 verklemmt. Das Anzugsmoment an der Be­ festigungsmutter 5 und die Härte der Spreizringe 1 bewir­ ken einen teilweisen Form- und Kraftschluß zwischen den Außen- und Innenkanten der Spreizringe 1 einerseits und der Bohrlochwandung 9 bzw. dem Schaft des Dübelbolzen 2 andererseits. Bei Zugbeanspruchung des Metallspreizdübels wird die Haltekraft weiter bis zum Materialversagen ver­ stärkt. In Fig. 1 ist der Metallspreizdübel im unverspann­ ten Zustand dargestellt.

Anhand der Fig. 3 soll nun eine Ausführungsform beschrie­ ben werden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Spreizringe 1 aus einem relativ spröden Material, nämlich durchgehärtetem Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, herge­ stellt sind, so daß sie unter axialer Spannung, d.h. Zu­ sammendrückung zwischen dem Kopf 7 des Dübelbolzen 2 und der Befestigungsmutter 5, in eine Vielzahl von Spreizring­ segmenten 1′, 1′′ auseinanderbrechen. Die Spreizringsegmen­ te 1′, 1′′ zeichnen sich, wie in Fig. 3 schematisch darge­ stellt ist, durch eine intensive Verzahnung zwischen dem Dübelbolzen 2 einerseits und dem Mauerwerk 10 andererseits aus. Dies gilt vor allem für Beton-Mauerwerk, welches mit Steinen 12 durchsetzt ist. Trifft ein Spreizring 1 an ei­ ner Stelle der Bohrlochwandung 9 auf einen im Beton einge­ betten Stein 12, wird durch diesen die Spreizwirkung des gesamten Spreizrings begrenzt, sofern dieser einstückig bleibt. Bricht der Spreizring 1 jedoch in mehrere Ringseg­ mente, wird nur dasjenige Spreizringsegment, in Fig. 3 das Spreizringsegment 1′, am Eindringen in die Bohrlochwandung 9 gehindert, welches gerade auf den erwähnten Stein 12 trifft. Alle übrigen Spreizringsegmente, in Fig. 3 zum Beispiel Spreizringsegement 1′′, können relativ tief in die Bohrlochwandung 9 eindringen mit der Folge einer entspre­ chend guten Verankerung. Die Spreizringsegmente 1′, 1′′ gewährleisten also nicht nur eine kraft- sondern auch formschlüssige Verankerung. Die Spreizringe 1 sollten auch bei dieser Ausführungsform einen durchgehenden radialen Schlitz entsprechend dem Schlitz 11 nach Fig. 2 aufweisen und darüber hinaus aus durchgehärtetem Stahl bestehen, der ausreichend spröde ist. Gleichzeitig soll der verwendete Stahl korrosionsbeständig sein im Hinblick darauf, daß Me­ tallspreizdübel sehr häufig einer unvermeidbaren Feuchtig­ keit im Mauerwerk ausgesetzt sind. Die Bruchflächen zwi­ schen den einzelnen Spreizringsegmenten würden andernfalls einer erhöhten Korrosion unterliegen. Diese mögliche Schwachstelle kann durch geeignete Materialwahl vermieden werden. Vorzugsweise bestehen die Spreizringe aus Chrom­ stahl X 10 Cr13 mit hohem Kohlenstoffgehalt.

Die vorzugsweise noch vorgesehenen radialen Spreizring- Sollbruchstellen sind in Fig. 3 nicht dargestellt. Vor­ zugsweise werden die Sollbruchstellen durch vorgegebene Kerbnuten oder dgl. Schwachstellen gebildet. Des weiteren sind die Sollbruchstellen etwa gleichförmig über den Um­ fang der Spreizringe verteilt angeordnet, wobei bei Vor­ handensein eines durchgehenden Radialschlitzes dieser die Stelle einer Sollbruchstelle einnimmt.

Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Tech­ nik neu sind.

• Bezugszeichenliste:  1 Spreizring
   1′ Spreizringsegment
   1″ Spreizringsegment
   2 Dübelbolzen
   3 Distanzring
   4 Distanzbuchse
   5 Befestigungsmutter
   6 Scheibe
   7 Bolzenkopf
   8 Gewindeansatz
   9 Bohrlochwandung
  10 Mauerwerk
  11 Schlitz
  12 Stein

Claims (4)

1. Metallspreizdübel mit einem Bolzen (2), an dessen einem En­ de ein als Anschlag dienender Kopf (7) und an dessen anderem Ende ein Außengewinde (8) ausgebildet ist, auf das eine Mutter (5) aufschraubbar ist, wobei das kopfseitige Ende des Bolzens (2) zur Anordnung innerhalb eines Bohrlochs (9) bestimmt ist, und mit zwischen dem Kopf (7) des Bolzens (2) und der auf das Außengewinde (8) aufgeschraubten Mutter (5) abwechselnd ange­ ordneten Distanz- (3) und Spreizringen (1), wobei die Distanz­ ringe (3) flach und die Spreizringe (1) konisch bzw. kegel­ stumpfartig ausgebildet und so angeordnet sind, daß ihre durch­ messerkleineren Enden jeweils dem Kopf (7) des Bolzens (2) zu­ gekehrt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreiz­ ringe (1) jeweils einen einen durchgehenden Radialschlitz (11) aufweisen, daß im unbelasteten Zustand der Spreizrin­ ge (1) deren Außen- sowie Innenrand sich jeweils etwa pa­ rallel zur Bolzenlängsachse erstrecken und daß ggf. zwi­ schen dem Paket, bestehend aus Distanz- (2) und Spreizrin­ gen (1) und der auf das Außengewinde (8) aufgeschraubten Mutter (5), eine Distanzbuchse (4) angeordnet ist.

2. Metallspreizdübel, insbesondere nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Spreizringe (1) aus einem relativ spröden Material, insbesondere durchgehärtetem Stahl mit hohem C-Gehalt hergestellt sind, so daß sie un­ ter axialer Spannung (Zusammendrückung) in eine Vielzahl von Spreizringsegmenten (1′, 1′′) auseinanderbrechen.

3. Metallspreizdübel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spreizringe (1) jeweils mehrere, mindestens jedoch zwei sich radial erstreckende Sollbruch­ stellen, insbesondere in Form von vorgegebenen Kerbnuten oder dgl. Schwachstellen, aufweisen, wobei der Winkelab­ stand zwischen den Sollbruchstellen bzw. den Sollbruch­ stellen und dem durchgehenden Radialschlitz (11) jeweils etwa gleich groß bemessen ist.

4. Metallspreizdübel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spreizringe (1) aus durchgehärtetem Chromstahl, insbesondere der Sorte X10 Cr13, bestehen.