Drahtbündelanker

Abstract

 Drahtbündelanker (1), der für das Versetzen in das Bohrloch (3) die Steifheit und den optimalen Verbund eines Stabankers und im Beanspruchungsfall an der Austrittsstelle (15) aus dem Bohrloch die Flexibilität eines Seilankers aufweist, zum Aufnehmen der Resultierenden der Seilkräfte (14) deren Richtungen gegenüber der Ankerachse einen Ablenkwinkel (16) bis 60° aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf Anker, gemäss Oberbegriff des Anspruches 1. Insbesondere werden solche Anker in Steinschlag- und Lawinenverbauungen zur Verankerung von Rückhalte-, Abspann- und Bodenseilen eingesetzt.

[0002] Falls ein Anker nicht in Richtung des angehängten Seiles versetzt werden kann oder wenn mehrere in verschiedene Richtungen weglaufende Seile an der Schlaufe des Ankers angehängt werden, wird die Schlaufe im Belastungsfall in Richtung der Resultierenden der Seilkräfte gezogen. Dabei wird der in der Regel in einer Bohrung mittels Zementmörtel eingegossene Anker an der Stelle seines Austrittes aus dem Bohrloch lokal abrupt abgebogen.

[0003] Dies führt bei den häufig verwendeten Stabankern an der Abbiegestelle zu zusätzlichen Biegespannungen und Querkräften, was eine Reduktion der aufnehmbaren Zugkräfte nach sich zieht. Um diesen Nachteil zu beseitigen, sind Seilanker bekannt, die dank der geringen Biegesteifigkeit der Seile, insbesondere wenn diese im Bereich der Abbiegestelle noch durch ein Stahlrohr geschützt sind, auf diese zusätzlichen Beanspruchungen deutlich weniger empfindlich reagieren.
Nachteilig erweisen sich die Seilanker dagegen insbesondere wegen ihrer Flexibilität beim Versetzen in die Bohrlöcher. Weiter ist der Verbund der verzinkten Seile im Zementmörtel nicht optimal und zudem ist eine Verzinkung als Korrosionsschutz für Zugglieder von Ankern nach SN 505 267, SIA 267 Geotechnik (2003), bzw. EN 1537:1999 Verpressanker, nicht zugelassen, da der Zink in feuchter alkalischer Umgebung korrodiert.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Anker anzugeben, der für das Versetzen die Steifheit eines Stabankers und im Belastungsfall an der Abbiegestelle die Flexibilität eines Seilankers aufweist. Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Anker anzugeben, der dank optimalem Verbund im Bohrloch insbesondere gegenüber Seilankern mit einer wesentlich kürzeren Verankerungslänge eingebaut werden kann.

[0005] Ein Anker, der die erstgenannte Aufgabe erfüllt, ist in Anspruch 1 angegeben. Die weiteren Ansprüche geben bevorzugte Ausführungsformen und Anwendungen des erfindungsgemässen Ankers an, wobei wenigstens in einer Ausführung auch die zweitgenannte Aufgabe gelöst ist.

[0006] Der erfindungsgemässe Anker besteht aus einem Bündel von parallel geführten Drähten, die in der Mitte ihrer Länge zusammen mit einem lokal übergeschobenen Stahlrohr unter Bildung einer Schlaufe um 180° zurückgebogen werden. Das dabei entstehende Drahtbündel mit der doppelten Anzahl Drähte, wird über seine Länge abwechslungsweise kompakt zusammengebunden oder durch Distanzhalter gespreizt geführt. Die Drahtenden werden unter Bildung einer Spitze miteinander verschweisst.

[0007] Die Vorteile solcher Anker liegen darin, dass sie sich beim Versetzen steif wie Stabanker und im Beanspruchungsfall flexibel wie Seilanker verhalten. Weitere Vorteile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.

[0008] Die Erfindung wird weiter an bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Ansicht eines Drahtbündelankers;

Fig. 2

die Schlaufe des Drahtbündelankers;

Fig. 3

den Schnitt A -A durch die Schlaufe;

Fig. 4

den Schnitt B-B durch die Schlaufe;

Fig. 5

den Schnitt C - C durch das mittels Distanzhalter gespreizte Drahtbündel;

Fig. 6

den Schnitt D-D durch das kompakt zusammengebundene Drahtbündel; und

Fig. 7

einen an der Austrittsstelle aus dem Bohrloch abgebogenen Anker.

[0009] Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemässen Drahtbündelanker 1, bestehend aus einem Drahtbündel 5, das an einem Ende eine durch ein Stahlrohr 10 verrohrte Schlaufe 9 aufweist und am andern Ende zu einer Spitze 8 zusammengeschweisst ist.
Der Drahtbündelanker wird in der Regel in ein abgeteuftes Bohrloch 3 versetzt und mittels Zementmörtel 4 kraftschlüssig mit dem umliegenden Baugrund 2 verbunden.
Um einen optimalen Verbund der einzelnen Drähte des Drahtbündels mit dem Zementmörtel 4 zu gewährleisten, wird das Drahtbündel 5 über seine Verankerungslänge abwechslungsweise mittels Stahlband 7 kompakt zusammengebunden oder durch Distanzhalter 6 gespreizt geführt und gegenüber der Bohrlochwand zentriert. Dadurch kann die Verankerungslänge des Drahtbündels im Zementmörtel 4 gegenüber Seilankern um 30 bis 50 % reduziert werden. Falls für die Übertragung der Ankerkräfte nicht der Übergang von der Mantelfläche der Zementmörtelsäule 4 in den Baugrund 2 massgebend ist, wie z.B. bei Ankern im Fels oder in festgelagerten Lockergesteinsböden, kann die Ankerlänge entsprechend der Verankerungslänge Drahtbündel - Zementmörtel, um 30 bis 50 % reduziert werden, was erhebliche Einsparungen an Bohrzeit und Ankerkosten ermöglicht.

[0010] Fig. 2 zeigt die Schlaufe 9 des Drahtbündelankers 1, die aus einem dickwandigen Stahlrohr 10 gebildet wird, das im Bereich der eigentlichen Schlaufe einen runden Querschnitt 11 und im Bereich des Bohrloches aus Platzgründen einen leicht ovalen Querschnitt 12 aufweist.
Um die Verminderung der Zugfestigkeit der Drähte im Bereich der Schlaufe durch Biegung und Querdruck zu minimieren, ist es wichtig, dass sich der Durchmesser der Schlaufe und damit einhergehend der Abbiegeradius der Drähte durch das Strecken der Schlaufe im Belastungsfall nicht verkleinert. Zur Erhaltung der Schlaufenform und damit des Durchmessers der Schlaufe, kann diese im zusammenlaufenden Teil durch ein eingeschweisstes Blech 17 gestützt werden.
Der an der Schlaufe lokale wirkende Querdruck der eingehängten Schäkel und / oder Seile wird durch die Dickwandigkeit des Stahlrohres 10 gleichmässig auf die Drähte verteilt.

[0011] Fig. 3 zeigt den Schnitt A - A durch den Anfang der Schlaufe des Drahtbündelankers mit rundem Querschnitt 11 des Stahlrohres 10 um das Drahtbündel 5 herum. Um nach dem Einführen des Drahtbündelankers ins Bohrloch die Zementinjektion aufsteigend vom Bohrlochtiefsten her ausführen zu können, ist eine Injektionsleitung 13 in den Drahtbündelanker integriert.

[0012] Fig. 4 zeigt den Schnitt B-B durch den leicht ovalen Querschnitt 12 des Stahlrohres 10 der Schlaufe 9 im Anfangsbereich des Bohrloches 3.

[0013] Fig. 5 zeigt den Schnitt C - C an der Stelle des durch einen Distanzhalter 6 gespreizten Drahtbündels 5. Die Injektionsleitung 13 ist ebenfalls durch den Distanzhalter 6 geführt.

[0014] Fig. 6 zeigt den Schnitt D - D an einer mittels eines Stahlbandes 7 kompakt zusammengebundenen Stelle des Drahtbündels 5. Die Injektionsleitung 13 ist ebenfalls festgebunden.

[0015] Fig. 7 zeigt einen Anker, der durch die Resultierende der Seilkräfte 14, die um den Ablenkwinkel 16 von der Ankerachse abweicht, an der Austrittsstelle 15 abgebogen wurde.

[0016] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden für das Drahtbündel neun gerippte Drähte ∅ 6 mm aus Betonstahl B500B gemäss SN 505 262, SIA 262 Betonbau (2003) mit einer Fliessgrenze von 500 N/mm² zusammen mit einem dickwandigen Stahlrohr 32 x 4 mm aus korrosionsbeständigem Stahl Werkstoff Nr. 1.4541 mit einem Innendurchmesser der Schlaufe von 85 mm (Drahtdurchmesser : mittlerem Schlaufendurchmesser (Innendurchmesser Schlaufe + Durchmesser Stahlrohr) ≈ 1 : 20) zu einem Drahtbündelanker mit einer Bruchlast von 295 kN verarbeitet.

[0017] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden für das Drahtbündel dreizehn Spannstahldrähte ∅ 6 mm der Festigkeit 1750 N/mm² zusammen mit einem dickwandigen Stahlrohr 42 x 5 mm zu einem Drahtbündelanker mit einer Mindestbruchlast von 1000 kN verarbeitet.

[0018] Auf der Basis der vorangehenden Beispiele sind durch Variation der Drahtdurchmesser im Bereich von 2 bis 10 mm und der Festigkeit von 400 bis 2000 N/mm² Drahtbündelanker im Bruchlastbereich von 100 bis 2000 kN realisierbar.

[0019] Das Drahtbündel kann weiterhin auch aus 3- oder 7-drähtigen Spannstahllitzen mit einer Festigkeit von 1000 bis 2000 N/mm² zusammengesetzt sein.

[0020] Drahtbündelanker dieser Ausführungsformen können an der Austrittsstelle 15 ohne Zugfestigkeitseinbusse um einen Ablenkwinkel 16 von bis 60° abgebogen werden.

[0021] Falls der Ablenkwinkel 16 infolge einer vorgegebenen Bohrlochrichtung und der Richtung der Resultierenden der Seilkräfte vorhersehbar ist, kann der Drahtbündelanker schon vorgängig des Einbaues in das Bohrloch um den erforderlichen Ablenkwinkel 16 vorgebogen werden.

[0022] Um unterschiedlichen Anforderungen an den Korrosionsschutz nachzukommen, kann das die Schlaufe 9 bildende Stahlrohr 10 verzinkt und /oder beschichtet werden oder es kann korrosionsbeständiger Stahl (z.B. WerkstoffNr. 1.4301 oder 1.4541) verwendet werden. Die Drähte sind aus Gründen des Verbundes und der Verträglichkeit mit dem Zementmörtel blank d.h. nicht verzinkt.
Im Falle von erhöhten Anforderungen an den Korrosionsschutz kann das Drahtbündel vorinjiziert werden, gemäss SN 505 267, SIA 267 Geotechnik (2003), bzw. EN 1537:1999 Verpressanker, d.h. das Drahtbündel wird von einem gerippten oder gewellten Hüllrohr aus Kunststoff umschlossen und mit Zementmörtel verfüllt. Das Kunststoffhüllrohr besteht vorzugsweise aus HDPE oder PVC.

[0023] Für besondere Anforderungen an den Korrosionsschutz könnten als Drahtmaterial auch Drähte aus korrosionsbeständigem Stahl verwendet werden.
Für weitere besondere Anforderungen an den Korrosionsschutz könnten als Drahtmaterial auch Drähte aus Glas- oder Karbonfasern verwendet werden.

Ansprüche

1. Drahtbündelanker (1), der für das Versetzen in das Bohrloch die Steifheit eines Stabankers und im Beanspruchungsfall an der Austrittsstelle (15) aus dem Bohrloch die Flexibilität eines Seilankers aufweist, zum Aufnehmen der Resultierenden der Seilkräfte (14) deren Richtung gegenüber der Ankerachse einen Ablenkwinkel (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass parallel geführte Drähte in der Mitte ihrer Länge zusammen mit einem übergeschobenen Rohr (10) unter Bildung einer Schlaufe (9) um 180° gebogen werden und so ein Drahtbündel (5) bilden, das in Längsrichtung als gesamtes Bündel eine stabähnliche Steifigkeit und bei Biegebeanspruchung als Summe von einzeln wirkenden Drähten eine seilähnliche Flexibilität aufweist.

2. Drahtbündelanker (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das im Bereich der Schlaufe (9) verrohrte Drahtbündel einen Ablenkwinkel (16) von bis 60° ohne eine Reduktion der Zugfestigkeit des Drahtbündels erträgt.

3. Drahtbündelanker (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte des Drahtbündels abwechslungsweise gespreizt oder kompakt aneinanderliegend geführt werden und derart für die Krafteinleitung in den sie umgebenden Zementmörtel eine gegenüber Seilankern 30 bis 50 % kürzere Verankerungslänge benötigen.

4. Drahtbündelanker (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (5) aus Stahl bestehen, einen Durchmesser von 2 bis 10 mm aufweisen, vorzugsweise gerippt sind und eine Festigkeit von 400 bis 2000 N/mm² aufweisen.

5. Drahtbündelanker (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als parallel geführte Drähte (5) 3- oder 7-drähtige Spannstahllitzen Durchmesser 5 bis 15 mm mit einer Festigkeit von 1000 bis 2000 N/mm² verwendet werden.

6. Drahtbündelanker (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (5) aus Glas- oder Karbonfasern bestehen, einen Durchmesser von 2 bis 10 mm aufweisen und eine Festigkeit von 1000 bis 2500 N/mm² aufweisen.

7. Drahtbündelanker (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlaufe (9) aus einem verzinkten und / oder beschichteten oder bevorzugt aus einem korrosionsbeständigen dickwandigen Stahlrohr (10) besteht.

8. Drahtbündelanker (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlaufe (9) zur Erhaltung ihrer Form im Belastungsfall durch ein eingeschweisstes Blech (17) gestützt wird.

9. Drahtbündelanker (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er an einer vorhersehbaren Abbiegestelle (15) vorgängig des Einbaues in das Bohrloch (3) um den Ablenkwinkel (16) vorgebogen wird.

10. Drahtbündelanker (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des Drahtbündels (5) miteinander verschweisst sind und eine Spitze (8) bilden.

11. Drahtbündelanker (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtbündel (5) im Falle von erhöhten Anforderungen an den Korrosionsschutz von einem gerippten oder gewellten Hüllrohr aus Kunststoff umschlossen und mit Zementmörtel verfüllt wird.

12. Verwendung des Drahtbündelankers (1) gemäss einem der Ansprüche 1 - 11 zur Verankerung von Rückhalte-, Abspann- und Bodenseilen in Steinschlag- und Lawinenverbauungen.

Zeichnung