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Zuganker für Tunneldecken, Stollen od. dgl. Die Erfindung bezieht
sich auf einen Zuganker für Tunneldecken, Bergwerkstollen oder ähnliche gegen niederfallendes
Gestein zu sichernde Überhänge, der so ausgebildet ist, daß sich sein Spannungszustand
leicht und ohne Verwendung von Meßwerkzeugen erkennen läßt.
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Es ist bekannt, für diese Zwecke als Zuganker eine an einem Ende mit
einem Spreizfuß und an beiden Enden mit Gewinden versehene, in ein Bohrloch des
Gesteins einzusetzende Ankerstange zu verwenden, die mit ihrem aus dem Bohrloch
hervorstehenden Ende eine das Bohrloch außen übergreifende Druckplatte durchragt
und mit einer auf dem äußeren Ende sitzenden Mutter in den Spannzustand gebracht
wird. Es ist ferner bekannt, die Druckplatte mit einer nach außen gewölbten, kalottenartigen
Stützfläche zu versehen, damit sie sich nur mit ihrem Rand und in Abstand vom Bohrloch
am Gestein abstützen kann und im mittleren Bereich beim Anziehen des Zugankers federnd
deformiert werden kann. Um in der Verspannung eine noch größere Eigenfederung zu
erhalten, die eire ausreichende Verspannung auch noch sichert, wenn die ursprüngliche
Stärke der Federungskraft nachläßt, ist es schließlich bekannt, zwischen die Druckplatte
des Zugankers und seine Spannmutter einen nach außen gekrümmten elastischen Bügel
einzuschalten, der sich mit seinen Schenkeln an der Stützkalotte der Druckplatte
abstützt und an den Enden seiner Schenkel radial nach außen ragende Enden aufweist,
die von der Zugspannung unbeeinflußt sind. Beim Anziehen des Zugankers werden die
Schenkel dieses zusätzlichen Bügels gespreizt, so daß man gegebenenfalls aus der
Spreizweite den Spannungszustand des Zugankers ermitteln kann.
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Die Erfindung ist darauf gerichtet, derartige Zuganker mit einem zusätzlichen
Teil zu versehen, der auf besonders einfache Weise den Spreizzustand des zusätzlichen
Bügels und demzufolge auch den Spannungszustand des Zugankers sichtbar macht. Dies
wird bei einem Zuganker, der eine nach außen gewölbte Druckplatte und einen darauf
abgestützten Spreizbügel durchragt, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Druckplatte
auf ihrer nach außen gewölbten Stützkalotte eine gleichfalls nach außen gewölbte,
in unverspanntem Zustand satt anliegende Meßpfanne trägt, die die Stützstellen des
elastischen Spreizbügels untergreift und deren gewölbter Mittelteil gleichlaufend
zu den abgewinkelten Enden des Spreizbügels liegende, radial frei tragende Fortsätze
aufweist, deren Stirnflächenabstand von den Spreizbügelenden die Spreizbügelverformung
als Maß für die Spannung im Zuganker sichtbar macht.
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Der zusätzliche, als Meßpfanne bezeichnete Teil überträgt nur den
Anlagedruck des Spreizbügels auf die Stützkalotte der Druckplatte, unterliegt aber
keiner Verformung, da er sich der Stützkalotte im unverspannten Zustand satt anschmiegt.
Er braucht daher mir aus einem Blechbügel zu bestehen, dessen gewölbter Mittelteil
eine mit der Stützkalotte der Druckplatte übereinstimmende Längskrümmung aufweist
und dessen frei tragende, nach außen ragende Fortsätze mit die Enden des Spreizbügels
beidseitig einfassenden Flanschen versehen sind, damit die Meßpfanne eine etwaige
Drehung des Spreizbügels beim Anziehen des Zugankers mitmacht.
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Da es hierbei eintreten kann, daß die Meßpfanne an ihren die Enden
des Spreizbügels einfassenden Flanschen verbogen wird und mit dem Meßbügel außen
in Eingriff kommt, so daß sich beide Teile schließlich in unterschiedlichen Drehstellungen
befinden, in denen sich die Längenänderung des Spreizbügels an der Pfanne nicht
mehr ablesen läßt, kann die Meßpfanne in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch
aus einer kreisrunden Blechkappe bestehen, die einen nach außen gewölbten Mittelteil
aufweist, der von einem nach außen ragenden
ebenen Ringflansch eingefaßt
ist. Bei dieser Ausbildung der Meßpfanne läßt sich die Spreizverformung des Spreizbügels
in jeder Winkellage mit dem Flanschdurchmesser der Blechkappe vergleichen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch einen Bergwerkstollen mit in der Decke befindlichen
Zugankern, F i g. 2 in größerem Maßstab einen Schnitt durch den Fels im Bereich
eines nach der Erfindung ausgebildeten Zugankers, F i g. 3 eine schaubildliche Schrägansicht
von unten des aus dem Fels vorstehenden Endes eines Zugankers in gelöster Stellung
der Einzelteile in noch größerem Maßstab, F i g. 4 eine Seitenansicht dieser Teile
in der Gebrauchsstellung und F i g. 5 die schaubildliche Ansicht einer etwas geänderten
Ausführung.
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Gemäß F i g. 1 befindet sich der Stollen 10 in einem Gestein
aus vielen verhältnismäßig dünnen Schichten 11. In der Decke sind mehrere Zuganker
12 vorgesehen, die je mehrere Gesteinsschichten durchragen und gegen Herabstürzen
der unteren Schicht sichern. Jeder Zuganker ist mit einem Spannkopf 13 versehen.
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Die Zuganker 12 weisen an dem in die Bohrlöcher 16 eingesetzten
Ende einen Spreizfuß 15 auf, mit dem sie im Bohrloch 16 verankert sind.
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Zum Verhindern des Lösens und Herabfallens von Gestein muß der Zuganker
unter Vorspannung gesetzt werden, durch die die unteren Schichten entgegen ihrem
Eigengewicht an die darüberliegenden Schichten gedrückt werden. Andererseits darf
der Zuganker nicht unter so hohe Spannung gesetzt werden, daß er selbst über seine
elastische Verformbarkeit hinaus gedehnt wird und abreißt. Die dem Zuganker erteilte
Spannung muß auch aufrechterhalten werden, so daß der Zuganker nachgespannt werden
muß, wenn seine Spannung aus irgendeinem Grunde nachläßt, z. B. wenn sich der Spreizfuß
im Gestein verschiebt oder wenn Gesteinsverlagerungen auftreten.
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Die Höhe der jeweils erforderlichen Spannung eines Zugankers hängt
von vielen Bedingungen ab, z. B. von der Festigkeit des Gesteins, vom Durchmesser
des Ankers und des Werkstoffs, aus dem er hergestellt ist, u. a. m. Diese Einflüsse
haben für die Erfindung keine Bedeutung. Sie will Mittel vorsehen, die es leicht
erkennbar machen, ob die benötigte Spannung beim Einsetzen erreicht und bei späterer
Nachprüfung noch vorhanden oder größer oder kleiner geworden ist.
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Gemäß F i g. 3 ragt der Zuganker 12 mit seinem dem Spreizfuß
15 entgegengesetzten Ende 12 a über die frei liegende Gesteinsfläche 14 aus dem
Bohrloch 16 hervor. Er ist an diesem Ende mit einem Gewinde 18 versehen. Das aus
dem Bohrloch hervorstehende Ende des Zugankers erstreckt sich durch eine Druckplatte
19, die hierzu mit einer öffnung 23 versehen ist. Die Druckplatte weist eine kalottenförmige
Stützfläche 22 auf, deren Rand 21 in einen flachen Ringflansch 20
übergeht, mit dem sie sich an die Gesteinsfläche 14 anlegt. Die Öffnung
23 kann rund oder, wie dargestellt, länglich sein und erstreckt sich von
einem zentralen Abschnitt 23 b aus, in dessen Bereich der Zuganker die Druckplatte
mittig durchragt, zu einem in der Nähe des Randes 21 liegenden äußeren Abschnitt
23 a, so daß sich die Druckplatte auch dann flach an die Gesteinsfläche
14
anlegen kann, wenn das Bohrloch schräg zu dieser Fläche verläuft. Ist die
öffnung 23 rund, so wird sie mittig angeordnet und erhält einen entsprechend
größeren Durchmesser.
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Die Druckplatte 19 besteht vorzugsweise aus Stahl und weist eine solche
Stärke auf, daß sie die zum Spannen des Zugankers erforderlichen Kräfte ohne bemerkbare
Verformung aufnehmen kann. Auch aus diesem Grunde ist die Druckplatte
19 gewölbt ausgebildet.
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Zwischen dieser Druckplatte 19 und der auf das Ende 12 a des Zugankers
12 aufgeschraubten, mit einer vorzugsweise gehärteten Unterlegscheibe 27 versehenen
Mutter 17 sind auf dem Zuganker ein Spreizbügel 24, der in seinem mittleren
Abschnitt 26
ein Loch 25 aufweist, mit dem er über den Zuganker gesteckt wird,
sowie eine ähnlich ausgebildete Meßpfanne 32, die später beschrieben werden wird,
vorgesehen. Die beiden Schenkel 28 und 29 des Spreizbügels legen sich
an ihrer Innenfläche unter Zwischenlage der Meßpfanne 32 gegen die kalottenförmige
Stützfläche 22 der Druckplatte 19 an, und zwar in einem Abschnitt
der Kalottenfläche, in dem diese schräg zur Achse des Ankers 12 verläuft. Die Stützstellen
sind mit 30 und 31 bezeichnet. Der Spreizbügel besteht aus elastischem
Werkstoff, wie Federstahl, so daß er sich bei Ausübung von Druck durch die Mutter
17 infolge der Anlage gegen die schräg verlaufenden Abschnitte der Druckplatte etwas
nach außen spreizt. Die Enden der beiden Schenkel 28, 29 des Spreizbügels 24 sind
nach außen umgebogen, so daß sie etwa radial nach außen gerichtet sind.
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Die Meßpfanne 32 ist aus Blech hergestellt und in ihrem Mittelteil
33 so gekrümmt, daß sie sich mit diesem Abschnitt satt an die kalottenförmige
Stützfläche 22 der Druckplatte 19 anlegt, wie dies F i g. 4 zeigt. Zwei Fortsätze
34 der Meßpfanne 32 sind, ähnlich wie die Enden des Spreizbügels 24, radial nach
außen gerichtet und vorzugsweise mit seitlichen Flanschen 35 versehen, zwischen
die die abgewinkelten Enden des Spreizbügels 24 passen. Die Meßpfanne 32 löst zwei
Aufgaben. Sie dient erstens als Unterlegscheibe zwischen Bügel 24 und Druckplatte
19, um die letztere vor Verschleiß zu schützen, der durch die beim Spannen, Lösen
und Nachstellen auftretenden Bewegungen der Bügelschenkel 28,29 an der Oberfläche
der Stützkalotte 22 der Druckplatte 19 auftreten würde, und zweitens als Meßgerät,
indem aus dem Abstand der Enden 36 der Bügelschenkel 28, 29 von den Enden
der Fortsätze 34 der Meßpfanne 32 die jeweilige Spannung des Bügels
24
und damit des Ankers erkannt werden kann.
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Streift man nach dem Einsetzen des Zugankers 12 in ein Bohrloch 16
des Gesteins nacheinander die Druckplatte 19, die Meßpfanne 32, den Spreizbügel
24 und schließlich die Unterlegscheibe 27 über das aus dem Bohrloch hervorstehende,
mit dem Gewinde 18 versehene Ende 12 a, schraubt zum Schluß die Mutter 17 auf dieses
Ende und zieht sie an, so ergibt sich das in F i g. 4 veranschaulichte Bild. Da
die Meßpfanne 32 der Form der Stützkalotte 22 der Druckplatte 19 angepaßt
ist, verformt sie sich beim Anziehen der Mutter 17 nicht. Dagegen wird der Spreizbügel
24 beim Anziehen der Mutter 17 zunehmend gespreizt, so daß der Abstand seiner
äußeren
Enden 36 voneinander ein Maß für die Anzugskraft der Mutter und damit für die Zugspannung
des Ankers 12 ist. Diese Abstandsänderung läßt sich durch Sichtvergleich mit der
unveränderten Lage der Enden der Fortsätze 34 der Meßpfanne 32 leicht feststellen.
Die Teile lassen sich so bemessen, daß die Enden 36 des Bügels 24 mit den Enden
der Fortsätze 34 der Meßpfanne 32 genau bündig liegen, wie es in F i g. 4 in ausgezogenen
Linien dargestellt ist, wenn die gewünschte Spannung im Zuganker 12 vorhanden ist.
Man braucht bei der Montage eines Zugankers also die Mutter 17 nur so stark anzuziehen,
bis sich diese Lage der Bügelenden zu den Enden der Meßpfanne ergibt, und weiß dann,
daß die richtige Spannung vorhanden ist.
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Stellt man bei späteren Nachprüfungen fest, daß diese Lage der Enden
zueinander nicht mehr vorhanden ist, daß also z. B. die Enden 36 bei Nachlassen
der Spannung des Spreizbügels 24 weiter innen bei 36 a liegen, so braucht man die
Mutter nur nachzuziehen, oder, wenn bei Zunahme der Spannung die Enden 36 des Spreizbügels
24 weiter außen bei 36 b liegen, die Mutter nur etwas zu lösen, bis die gewünschte
Lage wiederhergestellt ist. Derartige Änderungen der Spannung können z. B. durch
Gesteinsverschiebungen leicht in beiden Richtungen auftreten.
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Bei der in F i g. 5 dargestellten abgewandelten Ausführung sind entsprechende
Teile mit um 100 höheren Bezugszeichen versehen als bei der bereits beschriebenen
Bauart. Sie unterscheidet sich von dieser einmal dadurch, daß die Durchlaßöffnung
123 in der Stützkalotte 122 der Druckplatte 119 nicht länglich, sondern kreisrund
ist und daß die Meßpfanne 132 nicht bügelförmig, sondern ebenfalls kalottenförmig
und mit einem nach außen gerichteten Fortsatz nach Art eines Ringflansches 134 versehen
ist. Dies hat gegenüber der Ausführung nach F i g. 3 und 4 Vorteile. Bei der letzteren
kann es nämlich beim starken Anziehen der Mutter 17 geschehen, daß der Spreizbügel
24 mitgedreht wird und er dann unter Abbiegen der Flansche 35 von der Meßpfanne
32 abgleitet. Bei der Bauart gemäß F i g. 5 ist es dagegen gleichgültig, welche
Drehstellung der Spreizbügel 124 zur Meßpfanne 132 einnimmt. Die in dem Zuganker
112 vorhandene Spannung ist aus der Lage der Enden 136 des Spreizbügels 124 relativ
zur Kante des Ringflansches 134 ersichtlich.