EP2896750B1

EP2896750B1 - Vorrichtung und Verfahren zur Verankerung einer Baukonstruktion

Info

Publication number: EP2896750B1
Application number: EP14151602.1A
Authority: EP
Inventors: Beat Brönnimann
Original assignee: Bronnimann Spezial-Tiefbau AG
Current assignee: Bronnimann Spezial-Tiefbau AG
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2034-01-17
Also published as: EP2896750A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verankerung einer Baukonstruktion an einem tragfähigen Baugrund mit einem Tragglied zum Einleiten von Zug- und/oder Druckkräften von der Baukonstruktion in den Baugrund und auf ein gattungsgemässes Verfahren zur Verankerung einer Baukonstruktion.
Solche Vorrichtungen werden bekanntermassen im Tiefbau zur Pfahlgründung verwendet, um die an einem Oberflächenbereich des Baugrunds an dem Tragglied aus der Überbauung resultierenden Belastungen in tiefer liegende Baugrundschichten einzuleiten (siehe z.B. das Dokument DE-A1-102005019168 ). Zu diesen Lasten zählen insbesondere Zug- und/oder Druckkräfte, die ausgehend von der Baukonstruktion an einer Kopfseite des Tragglieds zusammengeführt werden, an welcher die Baukonstruktion mit dem Tragglied verankert ist, und von dort entlang der Längsausdehnung des Tragglieds in die Tiefen des Baugrunds abgetragen werden. Als Tragglieder eingesetzt werden beispielsweise Anker oder Nägel, die meistens auf Zug belastet werden, oder Pfähle, die auf Zug oder Druck oder beides belastet werden. Bei dem Baugrund kann es sich beispielsweise um den Erdboden oder um eine Tunnelwand handeln.
Zu diesem Zweck wird das Tragglied üblicherweise mit dem Baugrund in einem darin befindlichen Loch in kraft- und/oder formschlüssigen Verbund gebracht. Oftmals wird ein derartiger Verbund zwischen Tragglied und Baugrund durch eine Säule aus Zement, Beton, Harz oder einem anderen aushärtungsfähigen Medium erreicht, welches um das Tragglied herum in das Baugrundloch eingegossen wird. Zur Anfertigung eines solchen Lochs im Baugrund und zur darinliegenden Befestigung des Tragglieds sind unterschiedliche Methoden bekannt:

Einerseits kann das Baugrundloch in einem ersten Arbeitsschritt mit Hilfe eines Bohrers geschaffen werden. Während des Bohrens oder auch nach dem Entfernen des Bohrers aus dem Baugrund kann das aushärtungsfähige Medium in das Loch eingebracht werden. In einem folgenden Arbeitsschritt muss das Tragglied in das Loch vor dem Aushärten des Mediums eingeführt werden, um somit nach dessen Aushärtung den gewünschten Verbund zwischen Tragglied und Baugrund zu erhalten. Dieses Verfahren ist aber kosten- und
zeitaufwändig, da neben dem Einsatz eines Spezialbohrers mehrere Arbeitsgänge benötigt sind, und hemmt dadurch einen raschen Baufortschritt.

Andererseits sind auch sogenannte Selbstbohranker bekannt, bei welchen das Tragglied als einsatzfähiger Bohrer mit durchgehendem axialen Hohlraum ausgebildet ist. Dadurch kann das aushärtungsfähige Medium bereits während des Bohrens in das Baugrundloch injiziert werden und das Tragglied ist nach Beendigung des Bohrvorgangs und Aushärtung des Mediums in bereits einsatzfähigem Zustand. Dies erfordert jedoch, dass das Tragglied aus einem bohrfähigen Material besteht. Ein üblicher Selbstbohranker ist deshalb im Wesentlichen durch einen Stahlzylinder gebildet. Ein solches Material weist jedoch erhebliche baukonstruktive Nachteile auf, insbesondere im Hinblick auf schwache elektrische Isolationswirkung und geringen Korrosionsschutz.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem unter Vermeidung vorgenannter Nachteile eine möglichst einfache Installation der Verankerungsvorrichtung unter Einhaltung baukonstruktiver Erfordernisse, insbesondere in korrosionsgefährdeter und/oder elektrisch spannungsbelasteter Umgebung, ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäss Patentanspruch 1 und das Verfahren gemäss Patentanspruch 14 gelöst. Die weiteren Patentansprüche geben bevorzugte Ausführungsformen an.
Erfindungsgemäss wird also vorgeschlagen, dass die Vorrichtung ein Hüllprofil mit einem Längskanal aufweist, in welchem das Tragglied anortbar ist, so dass ein innerer Ringraum zwischen dem Hüllprofil und dem Tragglied vorhanden ist. Das Hüllprofil ist zum Herstellen eines Lochs in dem Baugrund verwendbar und weist am lochsohlenseitigen Ende eine Öffnung auf, so dass ein aushärtungsfähiges Medium durch den Längskanal in einen äusseren Ringraum zwischen dem Loch und dem Hüllprofil vortreibbar ist. Durch das aushärtungsfähige Medium ist in dem inneren Ringraum eine Verbindung mit dem Hüllprofil und dem Tragglied herstellbar.
Eine solche Verankerungsvorrichtung kann hohen baukonstruktiven Anforderungen genügen, insbesondere durch geeignete Wahl eines Tragglieds mit entsprechender Konstruktionsweise und/oder Materialeigenschaften. Zu denken ist dabei insbesondere an Materialen mit guter Korrosionsbeständigkeit und/oder geringer elektrischer Leitfähigkeit, welche dennoch eine hinreichende Belastbarkeit aufweisen.
Dennoch kann dabei der bauliche Aufwand zur Installation der Verankerungsvorrichtung gering gehalten werden, da erfindungsgemäss zur Herstellung des Baugrundlochs ein geeignet gewähltes Hüllprofil mit entsprechender Konstruktionsweise und/oder Materialeigenschaften herangezogen werden kann. Zu denken ist dabei insbesondere an schlag- und/oder bohrbeständige Materialen. Da das Hüllprofil als Bestandteil der Verankerungsvorrichtung vorzugsweise in dem Baugrund verbleibt, entfällt zumindest ein aufwändiges Entfernen einer entsprechenden Bohrvorrichtung aus dem Baugrund.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht dabei, dass die Belastbarkeit des Tragglieds im Hinblick auf die daran wirkenden Zug- und/oder Druckkräfte durch eine etwaige Korrosionsanfälligkeit des Hüllprofils keine oder nur eine geringe Beeinträchtigung erfährt. Denn das Tragglied kann auch in diesem Fall durch das aushärtungsfähige Medium innerhalb und ausserhalb des Hüllprofils einen hinreichenden Verbund mit dem Baugrund aufweisen. Auch ein möglicher Einfluss einer etwaigen elektrischen Leitfähigkeit des Hüllprofils kann bei der erfindungsgemässen Vorrichtung vermieden werden, insbesondere indem die Baukonstruktion im Wesentlichen nur an dem Tragglied verankert wird und dadurch nur vernachlässigbare Leitungseigenschaften über das Hüllprofil auftreten können.
Ein erfindungsgemässes Verankerungsverfahren weist folgende Schritte auf:

Herstellen eines Lochs in dem Baugrund mit einem Hüllprofil, das einen Längskanal und am lochsohlenseitigen Ende eine Öffnung aufweist;
Vortreiben eines aushärtungsfähigen Mediums durch den Längskanal in einen äusseren Ringraum zwischen dem Loch und dem Hüllprofil;
Anordnen eines Tragglieds innerhalb des Längskanals, so dass zwischen dem Hüllprofil und dem Tragglied ein innerer Ringraum gebildet ist, der durch das aushärtungsfähige Medium gefüllt ist; und
Aushärten des aushärtungsfähigen Mediums, so dass eine Verbindung des aushärtungsfähigen Mediums mit dem Hüllprofil und dem Tragglied gebildet ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst vorzugsweise auch den Schritt eines Anschliessens der Baukonstruktion an einer Kopfseite des Tragglieds, die aus dem Hüllprofil hinausragt.
Nachfolgend sind bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben, welche sowohl auf die erfindungsgemässe Vorrichtung als auch entsprechend auf das erfindungsgemässe Verfahren anwendbar sind:

Vorzugsweise umfasst das Tragglied einen Verbundwerkstoff. Weiter bevorzugt handelt es sich dabei um einen elektrisch nicht leitfähigen Verbundwerkstoff. Ein solches Material ist besonders geeignet, die oben genannten Anforderungen an das Tragglied bereitzustellen. Höchst bevorzugt ist insbesondere ein Tragglied, welches glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) umfasst. In bevorzugter Ausführung ist zumindest ein Grossteil des Tragglieds aus dem Verbundwerkstoff gebildet. Höchst bevorzugt besteht das Tragglied im Wesentlichen aus dem Verbundwerkstoff, insbesondere dem glasfaserverstärkten Kunststoff. Dies ermöglicht eine recht einfache Herstellbarkeit des Tragglieds unter Einhaltung der gewünschten baukonstruktiven Eigenschaften.

Vorzugsweise ist das Tragglied im Wesentlichen stabförmig ausgebildet. Weiter bevorzugt weist das Tragglied entlang seiner Längenausdehnung eine im Wesentlichen konstante Dicke auf. Höchst bevorzugt weist das Tragglied die Hüllkurve eines Kreiszylinders auf und/oder ist im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet.
Gemäss einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Hüllprofil durch ein Hüllrohr gebildet. Beispielsweise kann es sich bei dem Hüllrohr um einen Rechteckzylinder oder um einen Kreiszylinder handeln. Der Längskanal entspricht dabei dem Innenraum des Hüllrohrs. Der innere Ringraum entspricht dabei dem Zwischenraum zwischen dem Hüllrohr und dem Tragglied und der äussere Ringraum dem Zwischenraum zwischen dem Hüllrohr und dem Loch im Baugrund. Denkbar ist beispielsweise auch ein 8-förmiges Profil, bei welchem zwei Tragglieder zum Einsatz kommen, welche durch die Zwischenwand des 8-förmigen Profils getrennt sind.
Gemäss einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Hüllprofil durch ein seitlich offenes Profil gebildet. Beispielsweise kann es sich um ein H-förmiges Profil handeln, bei welchem zwei Tragglieder zum Einsatz kommen, welche durch die Zwischenwand des H-Profils getrennt sind. Denkbar wäre beispielsweise auch ein T-förmiges oder L-förmiges oder U-förmiges oder V-förmiges oder I-förmiges Profil. Der Längskanal entspricht dabei dem Raum, der durch die nicht offenen Seiten des Hüllprofils umgeben ist. Der innere Ringraum entspricht dem Zwischenraum zwischen den nicht offenen Seiten des Hüllprofils und dem Tragglied. Der äussere Ringraum entspricht dem Zwischenraum zwischen den nicht offenen Seiten des Hüllprofils und dem Loch im Baugrund.
Der Längskanal in dem Hüllprofil ist vorzugsweise entsprechend der Geometrie des Tragglieds ausgebildet. Entsprechend weist der innere Ringraum vorzugsweise eine im Wesentlichen konstante Dicke entlang seiner Längenausdehnung und/oder entlang seines Umfangs auf. Dadurch kann erreicht werden, dass die Verbindung des aushärtungsfähigen Mediums mit dem Hüllprofil und mit dem Tragglied eine durchgehend äquivalente Güte aufweist.
Die Breite des inneren Ringraums, definiert als der mittlere Abstand zwischen Aussenwandung des Tragglieds und Innenwandung des Hüllprofils, liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 70 mm und 1 mm, weiter bevorzugt in einem Bereich zwischen 50 mm und 3 mm und höchst bevorzugt in einem Bereich zwischen 30 mm und 5 mm. Der Querdurchmesser des Tragglieds liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 60 mm und 2 mm, weiter bevorzugt in einem Bereich zwischen 50 mm und 2 mm und höchst bevorzugt in einem Bereich zwischen 32 mm und 5 mm. Die Wanddicke des Hüllprofils liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 40 mm und 3 mm, weiter bevorzugt in einem Bereich zwischen 30 mm und 5 mm und höchst bevorzugt in einem Bereich zwischen 20 mm und 5 mm. Durch eine derart dimensionierte Verankerungsvorrichtung können sowohl eine Verbindung des aushärtungsfähigen Mediums mit dem Tragglied und dem Hüllprofil von geeigneter Güte, als auch geeignete statische Eigenschaften des Tragglieds für die Krafteinleitung in dasselbe und auch geeignete mechanische Eigenschaften des Hüllprofils zur Herstellung des Bohrlochs bereitgestellt werden.
Die Öffnung am lochsohlenseitigen Ende des Hüllprofils ist vorzugsweise durch ein offenes Ende des Hüllprofils gebildet, in welches der Längskanal mündet. Dabei ist auch denkbar, dass am lochsohlenseitigen Ende des Hüllprofils eine Abdeckung über den Längskanal angeordnet ist und in der Abdeckung mindestens eine Öffnung vorhanden ist, durch welche das aushärtungsfähige Medium in den äusseren Ringraum vortreibbar ist.
Das aushärtungsfähige Medium umfasst vorzugsweise ein Harz und/oder Zement, insbesondere reinen Zement oder eine Zementmischung. Nach dem Aushärten des aushärtungsfähigen Mediums ist vorzugsweise eine feste Verbindung desselben mit dem Hüllprofil und dem Tragglied gebildet, insbesondere eine zug- und/oder druckfeste Verbindung. Vorzugsweise umfasst die Verbindung eine kraftschlüssige Verbindung. Dabei kann das Tragglied und/oder die Innenwandung des Hüllprofils, entlang welcher der Längskanal gebildet ist, eine im Wesentlichen glatte Oberflächenstruktur aufweisen, entlang welcher der Kraftschluss gebildet ist.
Weiter bevorzugt ist die Verbindung des aushärtungsfähigen Mediums mit dem Hüllprofil und/oder mit dem Tragglied formschlüssig, insbesondere zusätzlich oder alternativ zu einer kraftschlüssigen Verbindung. Vorzugsweise weist das Tragglied eine unebene Oberflächenstruktur auf, insbesondere an dem Oberflächenbereich, welcher der Innenwandung des Hüllprofils in dem Längskanal gegenüberliegt. Derart kann die formschlüssige Verbindung mit dem aushärtungsfähigen Medium bereitgestellt oder erhöht werden. Bevorzugt ist eine gewindeförmige Oberflächenstruktur entlang der Mantelfläche des Tragglieds angeordnet. Die Innenwandung des Hüllprofils entlang des Längskanals kann dabei im Wesentlichen glatt ausgebildet sein oder ebenfalls eine unebene Oberflächenstruktur aufweisen, insbesondere in einer Gewindeform, um einen entsprechenden Formschluss mit dem aushärtungsfähigen Medium bereitzustellen oder zu erhöhen.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung, insbesondere zusätzlich oder alternativ zu einer kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung mit dem aushärtungsfähigen Medium, ist durch das aushärtungsfähige Medium nach dem Aushärten desselben eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Tragglied und dem Hüllprofil innerhalb des Längskanals gebildet.
Vorzugsweise erstreckt sich das Tragglied innerhalb des Längskanals über mindestens zwei Drittel, weiter bevorzugt mindestens drei Viertel, der Längsausdehnung des Hüllprofils. Höchst bevorzugt erfolgt das Anordnen des Tragglieds in dem Hüllprofil derart, dass das Tragglied an einem Ende im Wesentlichen ebenbündig zu dem lochsohlenseitigen Ende des Hüllprofils liegt oder aus dem lochsohlenseitigen Ende des Hüllprofils hinausragt. Insbesondere kann am lochsohlenseitigen Ende des Hüllprofils ein Aufsatz angeordnet sein, in welchen das Tragglied hineinragt. Dadurch kann im Wesentlichen die vollständige Lochtiefe, innerhalb welcher sich das Hüllprofil erstreckt, zur Kraftableitung in den Baugrund herangezogen werden.
Alternativ ist auch denkbar, dass das Tragglied sich nicht vollständig bis zu dem lochsohlenseitigen Ende des Hüllprofils erstreckt, wobei ein lochsohlenseitiger Bereich des Hüllprofils beispielsweise nur durch das aushärtungsfähige Medium gefüllt ist oder ein Aufsatz am lochsohlenseitigen Ende des Hüllprofils angeordnet ist, der in den Längskanal hineinragt und an welchen das Tragglied anschlägt.
Vorzugsweise erfolgt das Anordnen des Tragglieds in dem Hüllprofil derart, dass das Tragglied aus dem lochmündungsseitigen Ende des Hüllprofils hinausragt. Dadurch ist bevorzugt eine freie Kopfseite des Tragglieds gebildet, an welcher die Baukonstruktion verankerbar ist. Vorzugsweise erfolgt die Verankerung der Baukonstruktion an dem Tragglied derart, dass die Baukonstruktion mit dem Hüllprofil im Wesentlichen nicht in Kontakt tritt und/oder im Wesentlichen keine bzw. vernachlässigbare Lasten in das Hüllprofil eingeleitet werden. Derart kann eine Korrosionsanfälligkeit bzw. elektrische Leitfähigkeit des Hüllprofils in Kauf genommen werden, da baukonstruktive Anforderungen dadurch nicht oder nur wenig beeinträchtigt werden.
Vorzugsweise weist das Tragglied zumindest an seiner freien Kopfseite einen Schutz gegen UV-Strahlung auf. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn das Tragglied ein gegen UV-Strahlung empfindliches Material umfasst, beispielsweise glasfaserverstärkten Kunststoff. Der Schutz gegen UV-Strahlung kann beispielsweise durch eine Schutzkappe gebildet sein, welche über die freie Kopfseite aufgebracht ist. Denkbar ist auch, dass das Tragglied zumindest an der freien Kopfseite aus einem UV-geschützten Material besteht, insbesondere einem UV-geschützten glasfaserverstärkten Kunststoff.
Die Länge der freien Kopfseite des Tragglieds hängt insbesondere ab von der daran zu verankernden Baukonstruktion. Beispielsweise kann eine Länge der freien Kopfseite des Tragglieds von vorzugsweise mindestens 10 cm, weiter bevorzugt mindestens 20 cm und höchst bevorzugt mindestens 35 cm vorteilhaft sein. Vorzugsweise entspricht die Länge der freien Kopfseite des Tragglieds höchstens einem Drittel, weiter bevorzugt höchstens einem Viertel, der Länge des Abschnitts des Tragglieds innerhalb des Längskanals.
Vorzugsweise weist das Tragglied eine grössere Länge als das Hüllprofil auf. Durch den Längenunterschied ist vorzugsweise zumindest die freie Kopfseite des Tragglieds gebildet. Es ist auch denkbar, dass zur Herstellung des Lochs mehrere Hüllprofile verwendet werden, die nacheinander und/oder aufeinanderliegend zur Herstellung des Lochs herangezogen werden. Ein hierfür einsetzbares Tragglied weist vorzugsweise mindestens eine Länge auf, welche der Summe der Längen der einzelnen Hüllprofile entspricht, und zusätzlich einen Längenunterschied zur Bereitstellung der freien Kopfseite, welche aus dem obersten Hüllprofil hinausragt.
Die Länge der Hüllprofile richtet sich vorzugsweise im Wesentlichen nach der Länge der benötigten Verankerungsstrecke in dem Baugrund, wobei auch eine Mehrzahl von Hüllprofilen zum Einsatz kommen kann. Beispielsweise können drei Hüllprofile mit einer jeweiligen Einzellänge von 3 m herangezogen werden, um ein Loch in dem Baugrund für eine Gesamtverankerungsstrecke von 9 m herzustellen. Ein entsprechendes Tragglied ist dann länger als 9 m ausgebildet, beispielsweise 10 m, um eine freie Kopfseite zur Verankerung der Baukonstruktion bereitzustellen.
Um zur Herstellung des Lochs verwendbar zu sein, insbesondere durch Stossen und/oder Bohren und/oder Rammen und/oder Schlagen und/oder Vibrieren, umfasst das Hüllprofil vorzugsweise ein entsprechend hartes Material, insbesondere ein stoss- und/oder schlag- und/oder bohrfestes Material. Vorzugsweise umfasst das Hüllprofil ein Metall, um zur Herstellung des Lochs geeignet zu sein. Weiter bevorzugt ist hier Stahl oder eine Stahllegierung. Vorzugsweise besteht das Hüllprofil in einem lochsohlenseitigen Abschnitt im Wesentlichen aus dem Metall. Weiter bevorzugt besteht das Hüllprofil im Wesentlichen vollständig aus dem Metall.
Zur Herstellung des Lochs ist am lochsohlenseitigen Ende des Hüllprofils vorzugsweise ein Aufsatz zur Materialabtragung angeordnet. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Krone oder ein anderes Werkzeug zur Materialabtragung. Vorzugsweise ist der Aufsatz im Bereich des lochsohlenseitigen Endes des Hüllprofils offen.
Vorzugsweise weist der Aufsatz mindestens eine Öffnung auf, durch welche das aushärtungsfähiges Medium ausgehend vom Längskanal des Hüllprofils in den äusseren Ringraum zwischen dem Loch und dem Hüllprofil vortreibbar ist. Vorzugsweise ist der Aufsatz innen hohlförmig ausgebildet. Vorzugsweise weist der Aufsatz einen grösseren Querdurchmesser als das Hüllprofil auf. Dadurch ist der Aufsatz vorzugsweise zur Materialabtragung eines Lochs geeignet, das im Wesentlichen einen Durchmesser aufweist, welcher dem Gesamtdurchmesser des äusseren Ringraums entspricht.
Zur Herstellung des Lochs durch Bohren ist der Aufsatz vorzugsweise durch eine Bohrkrone gebildet. Vorzugsweise weist die Bohrkrone mindestens eine Seitenöffnung auf, durch welche das aushärtungsfähiges Medium in den äusseren Ringraum vortreibbar ist. Weiter bevorzugt ist die Seitenöffnung durch einen Querkanal gebildet, der sich in einer Querrichtung zum Längskanal des Hüllprofils erstreckt. Vorzugsweise sind zwei Seitenöffnungen, insbesondere Querkanäle, an entgegengesetzten Seiten der Bohrkrone vorhanden. Dies ermöglicht ein vorteilhaftes Austreiben des aushärtungsfähigen Mediums während der Rotation der Bohrkrone. Bei der Bohrkrone handelt es sich vorzugsweise um eine Verlustbohrkrone, die nach dem Bohrvorgang im Baugrund verbleibt.
Vorzugsweise weist das Hüllprofil ein Aussengewinde auf, weiter bevorzugt entlang der Aussenwandung in seiner Längsrichtung. Entlang dieser kann vorzugsweise eine Rotation des Hüllprofils mit dem daran angeordneten Aufsatz, insbesondere Bohrkrone, durchgeführt werden. Bevorzugt dient das Aussengewinde zudem als Oberflächenstruktur an dem Hüllprofil, durch welche die Qualität der Verbindung des aushärtungsfähigen Mediums mit dem Hüllprofil im äusseren Ringraum erhöht wird.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichungen näher erläutert, anhand welchen sich weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination, die der Fachmann auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen wird. Dabei zeigen:

Fig. 1:: eine perspektivische Ansicht eines Hüllprofils;
Fig. 2:: eine Ansicht im Längsschnitt eines Aufsatzes auf das Hüllprofil;
Fig. 3:: eine perspektivische Ansicht eines Tragglieds;
Fig. 4:: eine Ansicht im Längsschnitt einer Vorrichtung zur Verankerung einer Baukonstruktion mit dem in Fig. 1 gezeigten Hüllprofil, dem in Fig. 2 gezeigten Aufsatz und dem in Fig. 3 gezeigten Tragglied;
Fig. 5:: eine schematische Veranschaulichung der Herstellung eines Bohrlochs in einem Baugrund mit Hilfe der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung;
Fig. 6:: eine schematische Veranschaulichung der Herstellung eines Bohrlochs in alternativer Ausgestaltung mit Hilfe der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung;
Fig. 7:: eine schematische Veranschaulichung der Verankerung einer Baukonstruktion an der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung; und
Fig. 8:: eine schematische Veranschaulichung der Verankerung eines Hochspannungsmastes an der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung.

Ein in Fig. 1 gezeigtes Hüllrohr 1 besteht aus Stahl oder einer Stahllegierung. Das Hüllrohr 1 ist kreiszylinderförmig und weist einen inneren Längskanal 2 auf, der sich von einem ersten Ende 3, nachfolgend als lochmündungsseitiges Ende bezeichnet, zu einem zweiten Ende 4, nachfolgend als lochsohlenseitiges Ende bezeichnet, erstreckt. Beispielsweise weist das Hüllrohr einen äusseren Querdurchmesser zwischen 20 mm und 200 mm auf. Die Rohrdicke liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen 5 mm und 30 mm.
Sowohl das lochmündungsseitige Ende 3 als auch das lochsohlenseitige Ende 4 ist offen. Die Aussenwandung 5 des Hüllrohrs 1 weist eine windungsförmige Oberflächenstruktur 6 in Erstreckungsrichtung des Längskanals 2 auf. Die Innenwandung 7 des Hüllrohrs 1 ist im Wesentlichen glatt ausgebildet.
Die Fig. 2 zeigt einen Aufsatz 11 für das lochsohlenseitige Ende 4 des Hüllrohrs 1. Bei dem Aufsatz handelt es sich um eine Bohrkrone 11. Die Bohrkrone 11 weist einen hinteren Aufnahmeabschnitt 12 auf, der im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet und am hinteren Ende 13 offen ist.
Der Aufnahmeabschnitt 12 weist entlang seiner Innenwandung ein Innengewinde 14 auf, in welches das Aussengewinde 6 des Hüllrohrs 1 bis zu einem Anschlag 15 im Innenraum des Aufnahmeabschnitts 12 einschraubbar ist. An seinem vorderen Ende 16 ist der Aufnahmeabschnitt 12 durch eine konische Verjüngung abgeschlossen.
Zwischen dem Anschlag 15 und dem vorderem Ende 16 des Aufnahmeabschnitts 12 befindet sich an zwei diametral entgegengesetzten Seiten des Aufnahmeabschnitts 12 jeweils ein seitlicher Querkanal 17. Durch die Querkanäle 17 ist jeweils eine Durchlassöffnung vom inneren Hohlraum des Aufnahmeabschnitts 12 nach aussen hin geschaffen. Nach dem Einfügen des Hüllrohrs 1 in den Aufnahmeabschnitt 12 ergibt sich dadurch jeweils eine Durchlassöffnung vom Längskanal 2 durch das lochsohlenseitige Ende 4 des Hüllrohrs 1 durch die Querkanäle 17 in den Aussenraum.
Senkrecht zu den Querkanälen 17 sind an der Aussenwandung des Aufnahmeabschnitts 12 an diametral entgegengesetzten Seiten zwei Bohrflügel 18, 19 angeordnet. Die Bohrflügel 18, 19 ermöglichen so die Herstellung eines Bohrlochs mit einem grösseren Durchmesser als das Hüllrohr 1, so dass zwischen dem Hüllrohr 1 und dem Bohrloch ein äusserer Ringraum erzeugt werden kann. In Längsrichtung erstrecken sich die Bohrflügel 18, 19 vom Mittelbereich des Aufnahmeabschnitts 12 bis über dessen vorderes Ende 16 hinaus. Am Zentrum des vorderen Endes 16 des Aufnahmeabschnitts 12 ist eine Bohrspitze 20 angeordnet.
Die Fig. 3 zeigt ein stabförmiges Tragglied 22 aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK). Das Tragglied ist kreiszylinderförmig und durchgehend massiv ausgebildet, so dass keine inneren Hohlräume vorhanden sind. Entlang der Aussenwandung 25 des Tragglieds 22 erstreckt sich von dessen kopfseitigem Ende 23 zu dessen fussseitigem Ende 24 eine windungsförmige Oberflächenstruktur 26.
Das Tragglied 22 ist länger als das Hüllrohr 1 ausgebildet. Es umfasst einen Fussabschnitt 27, der im Wesentlichen der Länge des Hüllrohrs 1 entspricht, und einen Kopfabschnitt 28 mit einer zusätzlichen Länge. Vorzugsweise entspricht die Länge des Kopfabschnitts höchstens ein Drittel, weiter bevorzugt höchstens einem Viertel, der Länge des Fussabschnitts. Der Querdurchmesser des Tragglieds 22 ist kleiner als der Innendurchmesser des Hüllrohrs 1. Beispielsweise weist das Tragglied 22 einen Durchmesser auf, der zwischen 10 mm und 50 mm kleiner ist als der Innendurchmesser des Hüllrohrs 1.
Die Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung 31 zur Verankerung einer Baukonstruktion. Die Vorrichtung 31 umfasst das Hüllrohr 1 mit der lochsohlenseitig aufgesetzten Bohrkrone 11 und dem im Inneren des Längskanals 2 axial angeordneten Tragglied 22. Da der Durchmesser des Tragglieds 22 kleiner ist als der Innendurchmesser des Hüllrohrs 1, ist zwischen der Innenwandung 7 des Hüllrohrs 1 und der Aussenwandung 25 des Tragglieds ein innerer Ringraum 32 vorhanden. Die Querschnittsdicke des inneren Ringraums 32 ist in Umfangsrichtung und in Längsrichtung des Hüllrohrs 1 im Wesentlichen konstant.
Das Tragglied 22 liegt an seinem fussseitigen Ende 24 im Wesentlichen ebenbündig zu dem lochsohlenseitigen Ende 4 des Hüllrohrs 1 und berührt dabei den Anschlag 15 des Aufsatzes 11. Das kopfseitige Ende 23 des Tragglieds ragt um die Länge des Kopfabschnitts 28 aus dem lochmündungsseitigen Ende 3 des Hüllrohrs 1 hinaus.
Die Fig. 5 illustriert ein Verfahren zur Herstellung eines Bohrlochs 41 in einem Baugrund 42 durch das Hüllrohr 1 mit der lochsohlenseitig aufgesetzten Bohrkrone 11. Die Bohrkrone 11 wird in einem vorbestimmten Winkel, insbesondere senkrecht, zum Baugrund 42 aufgesetzt. Durch Rotation des Hüllrohrs 1 wird die Bohrkrone 11 in Rotation versetzt und dabei zunehmend in das Innere des Baugrunds 42 vorgeschoben.
Aufgrund des grösseren Querdurchmessers der Bohrkrone 11 im Vergleich zum Querdurchmesser des Hüllrohrs 1 wird zwischen dem Hüllrohr 1 und dem Baugrund 42 ein äusserer Ringraum 43 geschaffen. Die Querschnittsdicke des äusseren Ringraums 43 ist in Umfangsrichtung und in Längsrichtung des Hüllrohrs 1 im Wesentlichen konstant.
Während dieses Bohrvorgangs wird durch den Längskanal 2 des Hüllrohrs 1 eine Bohrspülung 44 injiziert. Die Bohrspülung 44 wird zunächst vom lochmündungsseitigen Ende 3 zum lochsohlenseitigen Ende 4 des Hüllrohrs 1 in einer Abwärtsflussrichtung 45 vorgetrieben. Nachdem die Bohrspülung 44 das lochsohlenseitige Ende 4 des Hüllrohrs 1 passiert hat wird sie durch die Querkanäle 17 der Bohrkrone 11 in den äusseren Ringraum 43 gepresst. Von hier aus fliesst die Bohrspülung 44 durch den vorherrschenden Druck in einer Aufwärtsflussrichtung 46 zur Mündung 47 des Bohrlochs 41. Die Bohrspülung 44 erfüllt den Zweck, das von der Bohrkrone 11 abgetragene Material an die Oberfläche des Baugrunds 42 zu transportieren.
Bei der Bohrspülung handelt es sich um ein aushärtungsfähiges Medium 44, welches in zunächst flüssigem, insbesondere zähflüssigem, Zustand zum Oberflächentransport des abgetragenen Baugrunds dient, und nach seiner Aushärtung in einen festen Zustand einen festen Verbund zwischen Hüllrohr 1 und Baugrund 42 innerhalb des äusseren Ringraums 43 bereitstellt. Vorliegend handelt es sich um eine Zementspülung, bestehend aus einem Zementmörtel oder einer Zementmischung, oder um eine Harzspülung.
Der Bohrvorgang wird solange fortgesetzt, bis mit der Bohrkrone 11 eine Lochsohle 48 in einer vorgesehenen Bohrlochtiefe in dem Baugrund 42 erreicht ist. Vorliegend ist die Lochtiefe derart gewählt, dass das Hüllrohr 1 aus der Oberfläche des Baugrunds 42 hinausragt.
In dem in Fig. 6 illustrierten Beispiel ist die Lochtiefe derart gewählt, dass das Hüllrohr 1 an seinem lochmündungsseitigen Ende 3 im Wesentlichen ebenbündig mit der Oberfläche des Baugrunds 42 ist. In diesem Fall wurde das Hüllrohr 1 nach dem Bohrvorgang ebenbündig zum Baugrund 42 abgeschnitten.
Im Anschluss an den Bohrvorgang und das Abschneiden und noch vor der Aushärtung des aushärtungsfähigen Mediums 44 wird das Tragglied 22 axial in den Längskanal 2 des Hüllrohrs 1 eingeführt. Dabei wird das Tragglied so tief in dem Loch 41 hinabgeführt, bis es an den Anschlag 17 des Aufsatzes 11 anschlägt und somit im Wesentlichen ebenbündig mit dem lochsohlenseitigen Ende 4 des Hüllrohrs 1 ist.
Während des Einführens wird ein Teil des aushärtungsfähigen Mediums 44 aus dem Längskanal 2 verdrängt und aus dem lochmündungsseitigen Ende 3 des Hüllrohrs und/oder der Mündung 47 des Bohrlochs 41 abgeführt. Der dadurch erzeugte innere Ringraum 32 zwischen Tragglied 22 und Innenwandung 7 des Hüllrohrs bleibt dabei durch das aushärtungsfähige Medium 44 gefüllt.
Nach dem Aushärten des aushärtungsfähigen Mediums 44 ist eine zug- und/oder druckfeste Verbindung zwischen Tragglied 22 und Innenwandung 7 des Hüllrohrs 1 in dem inneren Ringraum 32 gebildet. Da die Querschnittsdicke des inneren Ringraums 32 in Umfangsrichtung und in Längsrichtung des Hüllrohrs 1 im Wesentlichen konstant ist, ist die zug- und/oder druckfeste Verbindung im Wesentlichen homogen über die gesamte Länge des Hüllrohrs 1. Durch die windungsförmige Oberflächenstruktur 26 entlang der Aussenwandung 25 des Tragglieds 22 ist die Qualität dieser Verbindung erhöht.
Nach dem Aushärten des aushärtungsfähigen Mediums 44 ist zudem ein fester Verbund zwischen Hüllrohr 1 und Baugrund 42 durch eine Säule innerhalb des äusseren Ringraums 43 bereitgestellt, welche aus dem aushärtungsfähigen Medium 44 besteht. Durch die windungsförmige Oberflächenstruktur 6 entlang der Aussenwandung 5 des Hüllrohrs 1 ist auch die Qualität dieser Verbindung erhöht.
Eine aus diesem Montageverfahren resultierende Vorrichtung 51 zur Verankerung einer Baukonstruktion ist in Fig. 7 dargestellt. Dabei ist an dem Kopfabschnitt 28 des Tragglieds 22, welcher aus dem lochmündungsseitigen Ende 3 des Hüllrohrs 1 hinausragt, eine Verankerungsglied 52 zur Verankerung einer Baukonstruktion angeordnet. Das Verankerungsglied 52 umfasst eine Verankerungsmutter, die auf die windungsförmige Oberflächenstruktur 26 entlang der Aussenwandung 25 des Tragglieds 22 aufgeschraubt ist. Das Verankerungsglied 52 ist derart an dem Kopfabschnitt 28 des Tragglieds 22 befestigt, dass es nicht mit dem Hüllrohr 1 in Kontakt tritt. Dadurch ist sowohl ein Korrosionsschutz als auch ein Schutz gegen elektrische Leitfähigkeit durch das Hüllrohr 1 gewährleistet.
Die Fig. 8 zeigt einen beispielhaften Einsatz der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung 51 zur Verankerung eines Hochleitungsmastes 61. Zu diesem Zweck sind drei entsprechend ausgebildete Verankerungsvorrichtungen 71, 72, 73 vorgesehen.
Zwei Verankerungsvorrichtungen 71, 72 sind in dem Baugrund 42 direkt unterhalb des Hochleistungsmastes 61 angeordnet. Die Verankerungsvorrichtungen 71, 72 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu einer Baugrundsenkrechten in den Baugrund 42. Der aus dem Baugrund 42 hinausragende Abschnitt der Verankerungsvorrichtungen 71, 72 ist in ein Betonfundament 65 eingegossen, auf welchem der Hochleitungsmast 61 befestigt ist.
Die dritte Verankerungsvorrichtung 73 ist in dem Baugrund 42 in horizontaler Beabstandung zu dem Hochleistungsmast 61 angeordnet. Zwischen dem Hochleitungsmast 61 und der Vorrichtung 73 ist ein Tragseil 62 gespannt. Das Tragseil 62 ist am oberen Ende des Hochleitungsmastes 61 befestigt, an welchem auch die Hochspannungsleitungen 63 durchgeführt sind. Andererseits ist das Tragseil 62 an dem Verankerungsglied 52 der Verankerungsvorrichtung 73 befestigt. Die Verankerungsvorrichtung 73 erstreckt sich in einer bezüglich der Baugrundsenkrechten schrägen Richtung in den Baugrund 42. Diese Erstreckungsrichtung der Verankerungsvorrichtung 73 entspricht im Wesentlichen der Verlängerungsrichtung des Tragseils 62 ausgehend von dem Verankerungsglied 52. Dadurch ist der Hochleitungsmast 61 gegen Verkippungen abgesichert.
Da das Verankerungsglied 52 wiederum nur an dem Tragglied 22 aus GFK befestigt ist, jedoch nicht mit dem Hüllrohr 1 aus Stahl in Kontakt tritt, ist weder eine elektrische Stromableitung über das Hüllrohr 1 noch eine Beeinträchtigung der Tragfähigkeit der Vorrichtung 73 durch Korrosion des Hüllrohrs 1 zu befürchten.
Aus der vorangehenden Beschreibung sind dem Fachmann zahlreiche Abwandlungen der erfindungsgemässen Vorrichtung und des Verfahrens zur Verankerung einer Baukonstruktion zugänglich, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, der alleine durch die Patentansprüche definiert ist.

Claims

Vorrichtung zur Verankerung einer Baukonstruktion an einem tragfähigen Baugrund (42) mit einem Tragglied (22) zum Einleiten von Zug- und/oder Druckkräften von der Baukonstruktion in den Baugrund (42), gekennzeichnet durch ein Hüllprofil (1) mit einem Längskanal (2), in welchem das Tragglied (22) anortbar ist, so dass ein innerer Ringraum (32) zwischen dem Hüllprofil (1) und dem Tragglied (22) vorhanden ist, wobei das Hüllprofil (1) zum Herstellen eines Lochs (41) in dem Baugrund (42) verwendbar ist und am lochsohlenseitigen Ende (4) eine Öffnung aufweist, so dass ein aushärtungsfähiges Medium (44) durch den Längskanal (2) in einen äusseren Ringraum (43) zwischen dem Loch (41) und dem Hüllprofil (1) vortreibbar ist, und wobei durch das aushärtungsfähige Medium (44) in dem inneren Ringraum (32) eine Verbindung mit dem Hüllprofil (1) und dem Tragglied (22) herstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragglied (22) einen Verbundwerkstoff umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragglied (22) einen glasfaserverstärkten Kunststoff umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragglied (22) im Wesentlichen stabförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragglied (22) eine unebene Oberflächenstruktur (26) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragglied (22) eine grössere Länge als das Hüllprofil (1) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aushärten des aushärtungsfähigen Mediums (44) eine Verbindung desselben mit dem Hüllprofil (1) und dem Tragglied (22) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des aushärtungsfähigen Mediums (44) mit dem Hüllprofil (1) und/oder mit dem Tragglied (22) formschlüssig ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das aushärtungsfähige Medium (44) ein Harz und/oder Zement umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragglied (22) aus dem lochmündungsseitigen Ende (3) des Hüllprofils (1) hinausragt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragglied (22) an einem Ende im Wesentlichen ebenbündig zu dem lochsohlenseitigen Ende (4) des Hüllprofils (1) liegt oder aus dem lochsohlenseitigen Ende (4) des Hüllprofils (1) hinausragt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass am lochsohlenseitigen Ende (4) des Hüllprofils (1) ein Aufsatz (11) zur Materialabtragung angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllprofil (1) ein Aussengewinde (6) aufweist.
Verfahren zum Verankern einer Baukonstruktion an einem tragfähigen Baugrund (42) mit den Schritten:
- Herstellen eines Lochs (41) in dem Baugrund (42) mit einem Hüllprofil (1), das einen Längskanal (2) und am lochsohlenseitigen Ende (4) eine Öffnung aufweist;

- Vortreiben eines aushärtungsfähigen Mediums (44) durch den Längskanal (2) in einen äusseren Ringraum (43) zwischen dem Loch (41) und dem Hüllprofil (1);

- Anordnen eines Tragglieds (22) innerhalb des Längskanals (2), so dass zwischen dem Hüllprofil (1) und dem Tragglied (22) ein innerer Ringraum (32) gebildet ist, der durch das aushärtungsfähige Medium (44) gefüllt ist; und

- Aushärten des aushärtungsfähigen Mediums (44), so dass eine Verbindung des aushärtungsfähigen Mediums (44) mit dem Hüllprofil (1) und dem Tragglied (22) gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 14 mit dem Schritt:
- Anschliessen der Baukonstruktion an einer Kopfseite (28) des Tragglieds (22), die aus dem Hüllprofil (1) hinausragt.