[0001] Die Erfindung betrifft ein korrosionsgeschütztes Tragelement für einen Erd- oder
Felsanker, einen Druckpfahl oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
[0002] In den Untergrund hineinreichende Bauglieder, wie im wesentlichen durch Zugkräfte
beanspruchte Erd- und Felsanker, oder durch Druckkräfte beanspruchte Druckpfähle,
werden eingesetzt, um Lasten, z.B. aus Bauwerken, in tiefere Bodenschichten einzuleiten.
Demzufolge weisen solche Bauglieder im Verlauf ihrer Länge zumindest einen Bereich
auf, in dem die darin wirkenden Zug- oder Druckkräfte aus dem jeweiligen Tragglied
in den Untergrund übertragen werden. Bei Zugankern ist dies in der Tiefe des Bohrloches
die sogenannte Verankerungslänge L
V; an diese schließt sich zur Luftseite hin der Bereich der freien Stahllänge L
F an, in dem des Zugglied frei dehnbar ist. Bei Druckpfählen erfolgt die Übertragung
der Druckkräfte praktisch entlang der gesamten Länge des Druckglieds. Zur Übertragung
dieser Kräfte wird das Tragglied üblicherweise in dem betreffenden Bereich unmittelbar
in Verbund mit einem das Bohrloch im übrigen ausfüllenden erhärtenden Material, z.B.
Zementmörtel, gebracht, das die Verbindung zur Bohrlochwandung und somit zum Untergrund
gewährleistet.
[0003] Bei Tragelementen dieser Art, die nicht nur temporär, wie z.B. zur vorübergehenden
Sicherung einer Baugrubenumschließung, sondern auf Dauer eingesetzt werden, spielt
der Korrosionsschutz eines aus Stahl bestehenden Tragglieds eine ausschlaggebende
Rolle. Die Hauptursache der Korrosion von Traggliedern aus Stahl besteht im Zutritt
von Wasser und darin gelöstem Sauerstoff an die Stahloberfläche sowie etwa auftretenden
Streuströmen und in der Bildung von Makroelementen. Die wichtigste Korrosionsschutzmaßnahme
besteht demzufolge in einer das Stahlglied auf seine gesamte Länge umschließenden
korrosionssicheren Umhüllung in Form einer Verrohrung aus Kunststoff, die einen großen
Diffusions- und elektrischen Durchgangswiderstand aufweist. Neben dieser Verrohrung
als erste Barriere, die auch die elektrische Trennung zwischen Stahltragglied und
Baugrund gewährleistet und damit die Überprüfbarkeit dieser Korrosionsschutzmaßnahmen
mittels einer elektrischen Widerstandsmessung ermöglicht, entsteht durch die Verpressung
mit erhärtendem Material, z.B. Zementmörtel, innerhalb und außerhalb der Verrohrung
ein alkalisches Milieu als zweite Barriere gegen Korrosion. Die Wirksamkeit dieser
zweiten Barriere hängt im wesentlichen davon ab, ob das Tragglied über seine gesamte
Länge ausreichend tief in den Zementmörtel eingebettet ist und ob die Rißverteilung
im mitgedehnten Zementmörtel im Inneren der Umhüllung fein genug ist, um den Schutz
des Stahlzugglieds durch das alkalische Milieu zu gewährleisten.
[0004] Um die den baurechtlichen Vorschriften entsprechende Minimalüberdeckung von 5 mm
einzuhalten, ist es bekannt, um das Tragglied wendelförmig eine PE-Schnur als Abstandhalter
zu legen, die einen ihrem Durchmesser entsprechenden Abstand zur Umhüllung gewährleistet.
Daneben sind in diesem Zusammenhang flache sternförmige Abstandhalter bekannt, die
eine zentrale Öffnung aufweisen können, so daß sie beispielsweise auf einen zentral
im Tragglied angeordneten Hüllschlauch aufschiebbar sind. In über den Umfang des Abstandhalters
gleichmäßig verteilten Ausnehmungen können dann die Einzelelemente des Tragglieds
eingerastet werden.
[0005] Diesen bekannten Abstandhaltern ist der Nachteil zu eigen, daß sie entweder umständlich
um das Tragglied gewickelt oder einzeln auf das Tragglied aufgeschoben werden müssen,
bevor es in die Umhüllung eingebracht wird. Diese Arbeit erfolgt von Hand und ist
deswegen sehr zeitaufwendig, so daß dadurch beträchtliche Lohnkosten verursacht werden.
Außerdem besteht die Gefahr, daß, wenn der Abstand der einzelnen Abstandhalter untereinander
zu groß ist bzw. die einzelnen Windungen der PE-Schnur zu weit auseinanderliegen,
das Tragglied zwischen zwei Abstandhaltern durchhängt und dabei der Minimalabstand
zur Umhüllung unterschritten wird, so daß ein effektiver Korrosionsschutz in diesem
Bereich nicht mehr gegeben ist.
[0006] Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Tragelement
anzugeben, bei dem der erforderliche Abstand zwischen Tragglied und Umhüllung zur
Erzielung eines ausreichenden Korrosionsschutzes durch eine einfache und schnelle
Maßnahme gewährleistet ist.
[0007] Gemäß der Erfindung wird dies durch ein korrosionsgeschütztes Tragelement mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
[0008] Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0009] Grundgedanke der Erfindung ist es, den Anteil an lohnintensiven Tätigkeiten durch
Verwendung anderer Bauelemente zu reduzieren. Dabei fällt ein geringer Mehraufwand
bei den Materialkosten gegenüber den Einsparungen auf der Lohnseite kaum ins Gewicht.
[0010] Die Reduzierung lohnintensiver Tätigkeiten beruht auf der Verwendung eines einzigen,
in sich stabilen, profilierten und perforierten Rohrs zur Einhaltung des vorgeschriebenen
Abstands zwischen Tragglied und Umhüllung. Dieses Rohr bildet, wie auch die Umhüllung
selbst, einen Hohlraum, in den das Tragglied einfach und schnell über seine gesamte
Länge eingeführt werden kann. Das Einschieben des profilierten und perforierten Rohres
in die Umhüllung kann sowohl mit bereits eingesetztem als auch nachträglich einzusetzendem
Tragglied geschehen.
[0011] Ein Vorteil, der sich aus dem Einsatz eines solchen Rohres ergibt, ist die feine
Rißverteilung innerhalb des ausgehärteten Zementmörtels, die sich beim Spannen des
Zugglieds einstellt. Dies ist vor allem bei Litzenankern von Bedeutung, deren glatte
Litzenoberfläche eine gute Verbundwirkung nur bedingt zuläßt, so daß sich im Zementmörtel
Risse mit verhältnismäßig großem Abstand und großer Rißbreite, z.B. 0,2 mm, einstellen.
Dagegen wird bei einem erfindungsgemäßen Anker infolge der feinen Rippung des erfindungsgemäßen
Rohres der Rißabstand verkleinert und die Rißbreite auf 0,07 mm und weniger beschränkt.
[0012] Nach einer besonderen Ausführungsform besteht ein erfindungsgemäßes Rohr aus einem
Ripprohr, das seit langem als ein im Handel erhältliches Serienprodukt bekannt ist.
Durch dessen Verwendung können die Materialkosten äußerst gering gehalten werden.
[0013] Einen weiteren Vorteil bietet die Erfindung im Bereich der freien Länge eines Tragelements.
Um die Ankerkraft vollständig in den Verankerungsbereich einzuleiten, ist es nötig,
im Bereich der freien Stahllänge L
F die Fuge zwischen Umhüllung und Verpreßmörtel als Gleitschicht auszubilden. Gemäß
der Erfindung geschieht dies mit Hilfe einer Trennfolie oder einer Innenbeschichtung
der glatten Umhüllung. Die Trennfolie kann vorab auf das profilierte und perforierte
Rohr aufgebracht werden. Das erfindungsgemäße Rohr wirkt dabei infolge seiner Eigenstabilität
und flächenhaften Ausbildung als Tragelement.
[0014] Ein weiterer Vorteil der Erfindung zeigt sich in der flächenhaften Ausgestaltung
des profilierten und perforierten Rohrs gegenüber der Umhüllung. Damit ist an jeder
beliebigen Stelle des Tragglieds die Einhaltung des Mindestabstands gewährleistet.
Fehlerquellen, wie z.B. zu große Abstände bei sternförmigen Abstandhaltern oder zwischen
den einzelnen Windungen einer PE-Schnur, die zu Unterschreitungen der Betonmindestüberdeckung
führen können, sind nicht mehr möglich.
[0015] Um Material zu sparen, kann das profilierte und perforierte Rohr auch lediglich in
regelmäßig unterbrochenen Teillängen ausreichend feiner Teilung auf das Ankerzugglied
aufgebracht werden.
[0016] Von besonderem Vorteil ist die Erfindung in Verbindung mit einem aus Litzen gebildeten
Tragglied. Dieses bestand bislang aus Fettlitzen, die im Bereich der Verankerungslänge
einzeln abgemantelt und entfettet werden mußten, um eine Verbundwirkung zum Verpreßmörtel
zu erhalten. Diese Arbeiten stellen einen erheblichen Kostenfaktor bei der Herstellung
eines gattungsgemäßen Tragelements dar. Die Erfindung ermöglicht dagegen die Verwendung
nackter Litzen über die gesamte Traggliedlänge, so daß oben genannte Arbeiten entfallen.
[0017] Bei der Verwendung von Litzen als Tragglieder ergibt sich außerdem ein weiterer Vorteil.
Während bisher die einzelnen Litzen entsprechend der Traggliedlänge abgelängt, dann
gebündelt und mit der PE-Schnur umwickelt werden mußten, bevor das Bündel dann als
Ganzes in die Umhüllung eingebracht worden ist, erlaubt das erfindungsgemäße Tragelement
das maschinelle Einschießen der einzelnen Litzen direkt in das profilierte und perforierte
Rohr, das zu diesem Zweck schon in der Umhüllung angeordnet sein kann. Dadurch wird
zumindest eine Teilmechanisierung bei der Herstellung erfindungsgemäßer Tragelemente
möglich, die zu Arbeitserleichterungen und Kosteneinsparungen führt.
[0018] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
erläutert. Es zeigen
- Fig. 1
- einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Tragelement entlang der in Fig. 2 dargestellten
Linie I-I,
- Fig. 2a
- einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Tragelement im Bereich der freien Stahllänge
LF entlang der in Fig. 1 dargestellten Linie III-III,
- Fig. 2b
- einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Tragelement im Bereich der Verankerungslänge
LV entlang der in Fig. 1 dargestellten Linie II-II,
- Fig. 3
- einen Querschnitt durch ein profiliertes und perforiertes Rohr gemäß der Erfindung
entlang der in Fig. 4 dargestellten Linie IV-IV,
- Fig. 4
- eine Draufsicht des in Fig. 3 dargestellten Rohres,
- Fig. 5
- einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines profilierten und perforierten
Rohres gemäß der Erfindung und
- Fig. 6
- eine Abwicklung der Mantelfläche eines Abschnitts des in Fig. 5 dargestellten profilierten
und perforierten Rohres.
[0019] In den Fig. 1 und 2 sieht man ein erfindungsgemäßes Tragelement 1, das in ein Bohrloch
2 eingesetzt ist. Das Tragelement 1 umfaßt ein Tragglied 3 (Fig. 2a), das aus Stahlstäben
oder, wie im vorliegenden Beispiel, aus Stahldrahtlitzen 4 zusammengesetzt sein kann.
Die Stahldrahtlitzen 4 erstrecken sich über die gesamte Länge des Bohrlochs 2 und
sind im vorliegenden Fall ringförmig um einen in Traggliedlängsachse liegenden Verpreßschlauch
5 angeordnet.
[0020] Das Tragglied 3 ist über seine gesamte Länge von einer rohrförmigen Umhüllung 6 umgeben.
Im Bereich der freien Stahllänge L
F wird die Umhüllung 6 aus einem glattwandigen PE-Rohr 7 gebildet, im Bereich der Verankerungslänge
L
V aus einem Ripprohr 8, das ebenfalls aus Kunststoff besteht. Der Stoßbereich zwischen
PE-Rohr 7 und Ripprohr 8 wird von einer Kunststoffmanschette 9 überdeckt, deren Querschnitt
Heizdrähte 10 aufweist. Durch Beaufschlagen der Heizdrähte mit elektrischem Strom
werden diese stark erhitzt und führen so zum Aufschweißen und Aufschrumpfen der Manschette
9 auf die beiden Teile 7 und 8 der Umhüllung 6. Im luftseitigen Bereich des Tragelements
1 ist das PE-Rohr 7 durch eine Ausnehmung in einem Ankerkörper 12 hindurch bis zu
einer Ankerplatte 13 nach außen geführt. Das im Inneren des Bohrlochs 2 liegende Ende
des Tragelements 1 ist mit einer Kappe 11 verschlossen, die dicht an die Umhüllung
6 anschließt.
[0021] Auf diese Weise ist das Tragglied 3 über seine gesamte im Bohrloch 2 liegende Länge
infolge der elektrisch nichtleitenden Umhüllung 6 vollständig von der weiteren Umgebung
abgekapselt, so daß dadurch eine erste Barriere gegen einen chemischen Angriff, vor
allem Korrosion, entsteht.
[0022] Zwischen der Innenseite der Umhüllung 6 und dem Tragglied 3 ergibt sich aufgrund
unterschiedlicher Querschnittsabmessungen ein Hohlraum 14, der im wesentlichen die
Form eines Ringspalts aufweist. In diesem Hohlraum 14 sieht man ein profiliertes und
perforiertes Rohr 15, das das Tragglied 3 über seine gesamte Länge umgibt. Die nähere
Ausgestaltung des Rohrs 15 ist unter den Fig. 3 bis 6 näher beschrieben.
[0023] Die Profilierung in Gestalt von Rippen weist Hochpunkte 16 und Tiefpunkte 17 auf
(Fig. 3 und 4), deren Abstand den minimalen Abstand zwischen Tragglied 3 und Umhüllung
6 definiert. Im Bereich der freien Stahllänge L
F ist zwischen dem profilierten und perforierten Rohr 15 und der Umhüllung 6 zudem
eine Trennfolie 18 angeordnet (Fig. 1, Fig. 2a).
[0024] Im Bereich der Verankerungslänge L
V werden sowohl die Umhüllung 6 als auch das profilierte und perforierte Rohr 15 durch
ein Ripprohr gebildet. Weisen die beiden Ripprohre den gleichen Rippenabstand auf,
so könnte bei ungünstiger Lage das eine Ripprohr mit seinen Rippen in den Tiefpunkten
des anderen Ripprohrs zu liegen kommen, wodurch der Mindestabstand zwischen Tragglied
3 und Umhüllung 6 unterschritten wäre. Um dem vorzubeugen, werden gemäß der Erfindung
Ripprohre mit unterschiedlicher Rippenbreite verwendet oder aber es wird ein Ripprohr
mit wendelförmig verlaufenden Rippen mit einem Ripprohr mit gleichen, aber entgegengesetzt
verlaufenden Rippen oder einem Ripprohr mit ringförmigen Rippen kombiniert.
[0025] Dieses Problem stellt sich nicht, wenn die Umhüllung 6 durchgehend aus einem glattwandigen
PE-Rohr besteht. In diesem Falle kann die Verbundwirkung zum Untergrund, wie z.B.
in der EP 0 585 537 beschrieben, hergestellt werden, so daß ein mit der Lehre des
EP 0 585 537 kombiniertes erfindungsgemäßes Tragelement 1 einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung entspricht.
[0026] Nachdem ein erfindungsgemäßes Tragelement 1 in ein Bohrloch 2 eingebracht ist, wird
sowohl der Hohlraum 14 als auch der Hohlraum zwischen Tragelement 1 und der Wandung
des Bohrlochs 2 mit einem erhärtenden Material, in aller Regel Zementmörtel, verpreßt.
Der besseren Übersichtlichkeit ist der Zementmörtel in der Zeichnung nicht dargestellt.
Nach Aushärten des Zementmörtels kann das Tragglied 3 vorgespannt werden. Das Ripprohr
8 im Verankerungsbereich ist dabei infolge seiner Profilierung in der Lage, Kräfte
in den Untergrund einzuleiten. Im Bereich der freien Stahllänge L
F ist eine solche Verbundwirkung zwischen Tragglied 3 und Untergrund unerwünscht. Die
Trennfolie 18 in diesem Bereich ermöglicht Relativverschiebungen zwischen Tragglied
3 und Untergrund und verhindert so eine Krafteinleitung in diesem Bereich. Nach dem
Spannen der Stahldrahtlitzen 4 werden deren luftseitige Enden mit Hilfe von Ankerkeilen
19 in einer Ankerplatte 13 verankert, die sich gegen den Ankerkörper 12 abstützt.
[0027] Beim Verpressen des Hohlraums 14 ist dafür zu sorgen, daß sowohl der Hohlraum 14'
zwischen Rohr 15 und Tragglied 3 als auch der Hohlraum 14'' zwischen Rohr 15 und Umhüllung
6 vollständig mit Zementmörtel ausgefüllt wird. Andernfalls ist die zweite Barriere
als Korrosionsschutz, nämlich die Einbettung des Tragglieds 3 in Zementmörtel, nicht
gewährleistet. Der Zementmörtel gelangt ausgehend vom Verpreßschlauch 5 zunächst in
den Hohlraum 14' und dringt aufgrund seiner flüssigen Konsistenz durch Öffnungen im
Rohr 15 in den restlichen Hohlraum 14''.
[0028] In den Fig. 3 und 4 ist ein profiliertes und perforiertes Rohr 15 dargestellt, das
dem Zementmörtel einen weitgehend widerstandsfreien Durchlaß vom Hohlraum 14' in den
Hohlraum 14'' gestattet.
[0029] Das Rohr 15 besteht aus einem Ripprohr mit kreisförmigem Querschnitt. Das Rohrmaterial
selbst ist relativ dünnwandig und zur Erhöhung der Eigenstabilität zu kreisringförmigen,
koaxialen Rippen 20 gefaltet. Die Höhe der Rippen 20, die später dem minimalen Abstand
zwischen Tragglied 3 und Umhüllung 6 entspricht, wird durch den Abstand der Hochpunkte
16 zu den Tiefpunkten 17 bestimmt.
[0030] Gleichmäßig über den gesamten Umfang des Rohrs 15 verteilt sind achsparallele Längsschlitze
21 in das Rohr 15 gefräst, die allerdings nur über einen Teil der Höhe der Rippen
20 reichen. Auf diese Weise werden in der Mantelfläche des Rohrs 15 im Bereich der
Hochpunkte 16 der Rippen 20 Öffnungen 22 geschaffen, die den Durchlaß des Zementmörtels
beim Verpressen ermöglichen. Der im Bereich der Tiefpunkte 17 der Rippen 20 verbleibende
Steg 23 gewährleistet dem Rohr 15 noch ausreichende Eigenstabilität, um bei dem Zusammenbau
des Tragelements 1 unversehrt zu bleiben.
[0031] Eine weitere Möglichkeit, den Durchlaß von Zementmörtel vom Hohlraum 14' in den Hohlraum
14'' zu gewährleisten, stellt die in den Fig. 5 und 6 gezeigte Ausführungsform dar.
In Fig. 5 sieht man einen Teilquerschnitt eines profilierten und perforierten Rohres
24. Das Rohr 24 entspricht im Grunde der unter den Fig. 3 und 4 beschriebenen Ausführungsform
mit Ausnahme der Art und Form der Schlitze. Gleichmäßig über den Umfang verteilt und
diametral gegenüberliegend sind Längsschlitze 25 paarweise angeordnet, die über die
gesamte Höhe der Rippen reichen, das Rohr 24 also vollständig durchtrennen.
[0032] Fig. 6 zeigt schließlich die Abwicklung der Mantelfläche eines Abschnitts der Länge
L des Rohres 24. Die Längsschlitze 25 erstrecken sich beispielsweise bei einer Breite
von 1 cm über eine Länge von 10 cm in Richtung der Rohrlängsachse 26. Dabei ist ein
in Richtung der Längsachse 26 nachfolgendes Paar von Längsschlitzen 25' jeweils um
eine Vierteldrehung versetzt angeordnet, so daß das Rohr 24 eine möglichst geringe
Schwächung infolge der Längsschlitze 25 und 25' erfährt.
1. Korrosionsgeschütztes Tragelement (1) für einen Erd- oder Felsanker, einen Druckpfahl
oder dergleichen mit einem aus einem oder mehreren Einzelelementen bestehenden Tragglied
(3), das zum Korrosionsschutz über seine gesamte Länge innerhalb einer rohrförmigen
Umhüllung (6) aus Kunststoff angeordnet ist, wobei zwischen Tragglied (3) und Umhüllung
(6) ein Hohlraum (14) gebildet wird, in dem Abstandhalter um das Tragglied (3) geführt
sind und wobei der Hohlraum (14) von einem erhärtenden Material ausgefüllt ist, wobei
das Tragelement (1) in ein Bohrloch (2) eingesetzt und das Tragglied (3) über einen
sich über zumindest einen Teil seiner Länge erstreckenden Kraftübertragungsbereich
durch Ausfüllen des Bohrlochs (2) mit erhärtendem Material in kraftübertragende Verbindung
mit dem Untergrund gebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest über
einen Teil der Länge des Tragelements (1) oder mehrere mit Abstand aufeinanderfolgende
Teile die Abstandhalter von einem profilierten und perforierten Rohr (15) gebildet
werden.
2. Korrosionsgeschütztes Tragelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
profilierte und perforierte Rohr aus einem mit mehreren Längsschlitzen (21) versehenen
Ripprohr (15) besteht, wobei die Längsschlitze (21) in ihrer Tiefe geringer sind als
der Abstand zwischen Rippenhochpunkt (16) und Rippentiefpunkt (17).
3. Korrosionsgeschützes Tragelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
profilierte und perforierte Rohr (24) Längsschlitze (25) begrenzter Länge aufweist,
die die Wandung des Rohres (24) vollständig durchtrennen, wobei die in Richtung der
Längsachse (26) des Rohres (24) nachfolgenden Längsschlitze (25') um ein betimmtes
Winkelmaß versetzt angeordnet sind.
4. Korrosionsgeschütztes Tragelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Längsschlitze (25, 25') eine Länge von weniger als 20 cm, vorzugsweise 10 cm, aufweisen
und ein nachfolgender Längsschlitz (25') in der Ebene der Winkelhalbierenden zwischen
zwei Längsschlitzen (25) angeordnet ist.
5. Korrosionsgeschütztes Tragelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß über den Umfang des Ripprohres (15, 24) gleichmäßig verteilt mindestens zwei,
vorzugsweise vier oder sechs Längsschlitze (21, 25, 25') angeordnet sind.
6. Korrosionsgeschütztes Tragelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Breite der Längsschlitze (21, 25, 25') mindestens 4 mm beträgt.
7. Korrosionsgeschütztes Tragelement nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand der Rippen (20) des profilierten und perforierten Rohres (15, 24)
zwischen 6 und 15 mm liegt.
8. Korrosionsgeschütztes Tragelement nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rippen (20) im Querschnitt rund, rechteckig, trapezförmig oder spitz zulaufend
ausgebildet sind.
9. Korrosionsgeschütztes Tragelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das profilierte und perforierte Rohr (15, 24) wenigstens über einen Teil seiner
Länge von einer Trennfolie (18) umgeben ist.
10. Korrosionsgeschütztes Tragelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Tragglied (3) aus einer oder mehreren nackten Litzen (4) besteht.