DE202008003381U1

DE202008003381U1 - Ankermutter für ein Zugglied sowie Anker

Info

Publication number: DE202008003381U1
Application number: DE200820003381
Authority: DE
Original assignee: Dywidag Systems International GmbH
Current assignee: Dywidag Systems International GmbH
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2008-03-10
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2018-03-11

Abstract

Ankermutter zur Verankerung eines Zugglieds (5) mit Außengewinde (6) an der Luftseite eines Ankerloches (3), insbesondere zur Verankerung von Stabankern (1), Erdnägeln, Felsbolzen und dergleichen, wobei die Ankermutter (10) in ihrer Längsachse eine Gewindebohrung zum Einschrauben des Zugglieds (5) aufweist und einen verdickten Umfangsbereich zur Übertragung der Ankerkräfte auf den Untergrund (4) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankermutter (10) in Längserstreckungsrichtung unterteilt ist in einen ersten Längsabschnitt (L₁) und einen zweiten Längsabschnitt (L₂), wobei der erste Längsabschnitt (L₁) eine Gewindebohrung aufweist, in der ein Anschlag zur Begrenzung der Einschraubtiefe des Zugglieds (5) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ankermutter gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 sowie einen Anker gemäß dem Schutzanspruch 9.
Anker sind beispielsweise als Stabanker, Bodennägel oder Felsbolzen seit langer Zeit bekannt und dienen dazu, Kräfte im oberflächennahen Bereich, wo sie zu Instabilitäten führen können in tiefer liegende Schichten mit ausreichend großen Rückhaltekräften einzuleiten. Beispielhaft für derartige Einsatzbereiche seien die Sicherung von Untertagebauwerken wie zum Beispiel Tunnel, Schächte und Stollen genannt sowie die Sicherung von Baugrubenwänden oder die Sicherung natürlicher oder künstlicher Hänge und Böschungen.
Im Zuge der Herstellung eines Ankers wird zunächst ein Ankerloch mit entsprechender Tiefe in den Untergrund gebohrt, in das dann ein mit einem Außengewinde ausgerüstetes Zugglied eingeführt und im Bohrlochtiefsten verankert wird. Das luftseitige Ende des Zugglieds ragt dabei mit einem Überstand aus dem Ankerloch, auf den eine Ankerplatte mit zentraler Öffnung aufgeschoben und in Anlage mit dem das Bohrloch umgebenden Untergrund gebracht wird. Anschließend wird auf den überstehenden Teil des Zugglieds eine mit einer durchgehenden Gewindebohrung versehene Ankermutter aufgeschraubt, bis diese sich auf der Ankerplatte abstützt und diese dabei gegen den Untergrund presst. Durch entsprechendes Anziehen der Ankermutter kann der Anker im gewünschten Maße gespannt werden.
In diesem Zusammenhang kommen unterschiedliche Varianten von Ankermuttern zur Anrwendung. In ihrer einfachsten Form besteht eine Ankermutter aus einer Maschinenmutter mit sechskantförmigem Umfang und mit einem dem Außengewinde des Zugglieds entsprechendem Innengewinde. Beim Spannen des Ankers drückt die Unterseite der Ankermutter auf die plane Oberfläche der Ankerplatte.
Wie aus der DE 1 260 752 bekannt kann eine gattungsgemäße Ankermutter über ihre Länge eine veränderliche Wanddicke aufweisen mit einer ausgeprägten Verdickung in etwa im ersten Längsdrittel. Durch eine Dehnung der demgegenüber dünnwandigen Bereiche der Ankermutter soll eine vergleichmäßigte Aufnahme der von dem Zugglied in die Ankermutter eingetragenen Ankerkräfte erreicht werden. Gleichzeitig wird die Ringflanke der Verdickung als Stützfläche gegenüber einer Ankerplatte mit komplementär geformten Flächen verwendet.
Eine andere Ausführungsform einer Ankermutter ist in der DE 897 321 beschrieben. Die dort offenbarte Ankermutter besitzt einen in etwa mittig umlaufenden Ringbund, dessen Unterseite als Lagerfläche zur Abstützung auf einer Ankerplatte dient.
Eine wiederum andere Ausführungsform einer gattungsgemäßen Ankermutter ist in der DE 1 260 752 dargestellt, mit der ebenfalls eine günstige Spannungsverteilung in der Ankermutter erreicht werden soll. Hierzu besitzt die Ankermutter einen ebenfalls verdickten Umfangsbereich, der durch Längsschlitze in vier Quadranten unterteilt ist.
Allen beschriebenen Lösungen ist gemein, dass die Ankermutter eine durchgehende Längsbohrung mit Innengewinde aufweist, in welche das Zugglied unter Bildung eines Überstandes auf der Luftseite eingeschraubt ist. Dieser Überstand führt zusammen mit der Bauhöhe der Ankermutter und Ankerplatte zu einem beträchtlichen Überstand gegenüber der Bauwerksoberfläche.
Für eine Vielzahl von Anwendungsfällen mag dies aufgrund ausreichender Platzverhältnisse keine große Bedeutung haben. In Fällen, bei denen lediglich ein begrenztes Lichtraumprofil zur Verfügung steht, bereiten derartige Überstände jedoch große Probleme, da sie zu erheblichen Behinderungen und Mehrkosten führen. Als Beispiel sei der Bergbau oder Tunnelbau erwähnt, wo unterirdische Hohlräume mit möglichst geringem Übermaß über das Lichtraumprofil aufgefahren werden, um die Menge des Ausbruchsmaterials zu minimieren. Auf der anderen Seite soll möglichst viel Raum für die notwendige Infrastruktur bereitgestellt werden, beispielsweise um eine große Leistung beim Schuttern des Abraums zu ermöglichen.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Verankerung für Zugglieder anzugeben, die Beeinträchtigungen infolge überstehender Ankerenden möglichst gering hält.
Diese Aufgabe wird durch eine Ankermutter mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 sowie durch einen Anker mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 9 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine Ankermutter durch Untergliederung in zwei Längsabschnitte in funktionelle Teileinheiten zu unterteilen. Dabei übernimmt der erste Längsabschnitt die Funktion, den Kraftschluss zum Zugglied herzustellen. Durch seine konstruktive Ausbildung kann dabei der erste Längsabschnitt vollständig im Ankerloch liegen, so dass ein Überstand des Zugglieds über die Ankerplatte hinaus nicht mehr notwendig ist. Dem zweiten Längsabschnitt kommt die Funktion zu, die Ankerkraft von der Ankermutter in die Ankerplatte und im weiteren in den Untergrund einzuleiten.
Durch diese funktionelle Zweiteilung einer erfindungsgemäßen Ankermutter stellt sich ein vollständig unterschiedliches Tragverhalten im Vergleich zu bekannten Ankermuttern ein. Werden bekannte Ankermuttern in Längsrichtung im Wesentlichen auf Druck beansprucht, so sind erfindungsgemäße Ankermuttern ausschließlich einer Zugbeanspruchung unterworfen.
Auf diese Weise ist es möglich, den Überstand eines erfindungsgemäßen Ankers in das Lichtraumprofil zu minimieren, ohne dabei die Tragfähigkeit der Verankerung zu beeinträchtigen. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es somit erstmals möglich, die sich anscheinend widersprechenden Forderungen nach einer sicheren und gleichzeitig flachbauenden Verankerung in einer Ankerkonstruktion zu vereinen.
Eine nicht dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ankermutter besitzt eine durchgehende Bohrungen, die lediglich im ersten Längsabschnitt mit einem Innengewinde versehen ist. Auf diese Weise bildet der Übergang zum gewindefreien Abschnitt der Bohrung den Anschlag zur Begrenzung der Einschraubtiefe.
Bevorzugt ist jedoch eine Sackbohrung als Gewindebohrung, deren Grund den Anschlag für das Zugglied bildet. Auf diese Weise entsteht eine stabile Ankermutterkonstruktion, bei der insbesondere der zweite Längsabschnitt massiv ausgebildet ist und sich daher in besonderer Art und Weise zur Aufnahme von Radialpressungen aus den Abstützkräften im Bereich der Ankerplatte eignet.
Dem gleichen Zweck dient eine Begrenzung der Einschraubtiefe durch einen im Übergangsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Längsabschnitt angeordneten Anschlag. Auf diese Weise bleibt der zweite Längsabschnitt im Querschnitt ungeschwächt, was eine sichere Kraftübertragung in den Untergrund sicherstellt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, den zweiten Längsabschnitt zu seinem freien Ende hin verjüngt auszubilden. Diese Maßnahme dient einer vergleichmäßigten Einleitung der Ankerkräfte in den ersten Längsabschnitt. Ein ähnlicher Effekt wird erreicht, wenn die Ganghöhe des Innengewindes der Ankermutter etwas größer ist, als die Ganghöhe des Außengewindes des Zugglieds, sodass zunächst an dem dem Ankerloch abgewandten Ende der Ankermutter Gewinde und Gegengewinde miteinander zusammenwirken und erst nach belastungsbedingter Verformung des Zugglieds auch die übrigen Gewindegänge in eine gegenseitige Interaktion treten.
Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Erfindung, bei der sich der Umfangsbereich des zweiten Längsabschnitts zur Ausbildung von Stützflächen zu seinem freien Ende hin konisch oder ballig erweitert. Zum einen kann dadurch ein Winkelausgleich zwischen Ankerlängsachse und uneben verlaufendem Untergrund erreicht werden. Zum anderen ermöglicht diese Ausbildung ein möglichst tiefes Einsinken der Ankermutter in die Ankerplatte. Ein Überstand der Ankermutter über die Ankerplatte ist infolgedessen nicht oder nur in geringem Maße zu beobachten, was eine gedrungene Bauweise der Verankerung zusätzlich fördert. Dieser Effekt stellt sich dann besonders deutlich ein, wenn die Stützflächen der Ankermutter unmittelbar an die Stirnfläche des zweiten Längsabschnitts anschließen.
Zur Aufbringung eines Drehmoments auf die Ankermutter im Zuge der Herstellung der luftseitigen Verankerung wird gemäß der Erfindung eine Ausführungsform bevorzugt, bei der ein entsprechendes Werkzeug über einen Formschluss mit der Ankermutter koppelbar ist. Dies geschieht bevorzugter Weise durch eine Vertiefung in Form eines Innensechskants in der Stirnseite der Ankermutter, in die ein komplementär geformtes Werkzeug eingreift.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt
1 eine Längsansicht auf einen erfindungsgemäßen Stabanker entlang der in 3 dargestellten Linie I-I,
2 einen Teillängsschnitt des in 1 dargestellten Ankers im Bereich der luftseitigen Verankerung und
3 eine Draufsicht auf die luftseitige Verankerung des in den 1 und 2 dargestellten Stabankers.
1 zeigt eine Längsansicht auf einen erfindungsgemäßen Stabanker 1, der entlang seiner Längsachse 2 in einem in den Untergrund 4 gebohrten Ankerloch 3 angeordnet ist. Der Stabanker 1 umfasst ein Zugglied 5 in Form eines Stahlstabes, auf den ein Außengewinde 6 aufgewalzt ist.
Auf dem inneren Ende des Zugglieds 5 sitzt ein Spreizdübel 7, dessen Spreizelemente sich bei Rotation des Zugglieds 5 um seine Längsachse 2 radial aufspreizen und dabei in Anlage mit der Innenwandung des Ankerlochs 3 kommen und auf diese Weise das Ende des Zugglieds 5 im Ankerloch 3 festlegen.
Die luftseitige Verankerung des Stabankers 1 sieht eine stählerne, quadratische Ankerplatte 8 mit zentraler Öffnung 9 vor. Mit ihrer Unterseite liegt die Ankerplatte 8 auf dem Untergrund 4 auf, wobei die Mündung des Ankerlochs 3 mit der zentralen Öffnung 9 fluchtet. Der die zentrale Öffnung 9 einfassende Rand an der Oberseite der Ankerplatte 8 ist gefast und bildet auf diese Weise eine Stützfläche für die nachfolgend beschriebene Ankermutter 10.
Durch die Öffnung 9 der Ankerplatte 8 hindurch erstreckt sich eine erfindungsgemäße Ankermutter 10, die in 2 in einem Längsschnitt und in 3 in einer axialen Ansicht dargestellt ist. Die Ankermutter 10 besteht im Wesentlichen aus einem rotationssymmetrischen Körper, mit einem ersten Längsabschnitt L₁, ausgehend von dem im Ankerloch 3 liegenden inneren Ende 12 der Ankermutter 10 und einem zweiten Längsabschnitt 12, ausgehend vom gegenüberliegenden luftseitigen Ende der Ankermutter 10. Der Übergangsbereich vom ersten Längsabschnitt L₁ zum zweiten Längsabschnitt 12 liegt etwa im ersten Drittel, wiederum ausgehend vom luftseitigen Ende der Ankermutter 10.
Im ersten Längsabschnitt L₁ ist im Bereich der Längsachse 2 und ausgehend vom inneren Ende 12 eine Sackbohrung 11 mit Innengewinde eingebracht, in die das Zugglied 5 mit seinem Außengewinde 6 eingeschraubt ist. Dabei bildet der Grund 13 der Sackbohrung 11 einen Anschlag zur Begrenzung der Einschraubtiefe.
Im Bereich des Längsabschnitts L₁ nimmt die Dicke der Wandung, ausgehend vom inneren Ende 12 stetig zu, oder anders ausgedrückt die Ankermutter 10 ist im ersten Längsabschnitt L₁ zum inneren Ende hin verjüngt ausgebildet.
An den ersten Längsabschnitt L₁ schließt sich ein zweiter Längsabschnitt 12 an, der unter Ausbildung einer leicht balligen Umfangsfläche 14 in radialer Richtung über den Umfang der Öffnung 9 in der Ankerplatte 8 hinaus erweitert ist. Auf diese Weise bildet die ballige Umfangsfläche 14 eine Stützfläche, die mit dem gefasten, die Öffnung 9 umlaufenden Rand in der Ankerplatte 8 zusammenwirkt, um die Ankerkraft in den Untergrund abzuleiten.
Die luftseitige Stirnseite der Ankermutter 10 weist im Bereich der Längsachse 2 eine koaxiale sechskantförmige Vertiefung 15 auf, in die ein formschlüssiges Werkzeug zur Aufbringung eines Drehmoments eingreifen kann. Durch Drehen der Ankermutter 10 wird dabei zunächst die Ankermutter 10 auf das Zugglied 5 aufgeschraubt. Bei anhaltender Drehbewegung wird dann der Spreizdübel 7 aktiviert und im Weiteren der Stabanker 1 gespannt.

Claims

Ankermutter zur Verankerung eines Zugglieds (5) mit Außengewinde (6) an der Luftseite eines Ankerloches (3), insbesondere zur Verankerung von Stabankern (1), Erdnägeln, Felsbolzen und dergleichen, wobei die Ankermutter (10) in ihrer Längsachse eine Gewindebohrung zum Einschrauben des Zugglieds (5) aufweist und einen verdickten Umfangsbereich zur Übertragung der Ankerkräfte auf den Untergrund (4) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankermutter (10) in Längserstreckungsrichtung unterteilt ist in einen ersten Längsabschnitt (L₁) und einen zweiten Längsabschnitt (L₂), wobei der erste Längsabschnitt (L₁) eine Gewindebohrung aufweist, in der ein Anschlag zur Begrenzung der Einschraubtiefe des Zugglieds (5) angeordnet ist.
Ankermutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebohrung von einer Sackbohrung (11) und der Anschlag vom Grund (13) der Sackbohrung (11) gebildet ist.
Ankermutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag zur Begrenzung der Einschraubtiefe im Übergangsbereich zwischen dem ersten Längsabschnitt (L₁) und zweiten Längsabschnitt (L₂) angeordnet ist.
Ankermutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Längsabschnitt (L₁) zu seinem freien Ende (12) hin verjüngt ist.
Ankermutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zweite Längsabschnitt (L₂) zur Ausbildung von Stützflächen (14) zu seinem freien Ende hin konisch oder ballig erweitert.
Ankermutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützflächen (14) unmittelbar an das freie Ende des zweiten Längsabschnitts (L₂) anschließen.
Ankermutter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende des zweiten Längsabschnitts (L₂) Formschlussflächen für ein Werkzeug zur Aufbringung eines Drehmoments angeordnet sind.
Ankermutter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Formschlussflächen von einer Vertiefung (15) in der Stirnseite der Ankermutter (10) gebildet sind, vorzugsweise in Form eines Innensechskants.
Anker, insbesondere Stabanker, Erdnagel oder Felsbolzen mit einem Zugglied (5) mit Außengewinde (6), mit einer Ankermutter (10), die auf das Zugglied (5) aufschraubbar ist und mit einer Ankerplatte (8), auf der sich die Ankermutter (10) zur Übertragung der Ankerkraft aus dem Zugglied (5) abstützt, wobei die Ankermutter (10) unterteilt ist in einen ersten dem Zugglied (5) zugeordneten Längsabschnitt (L₁) und einen zweiten der Luftseite der Verankerung zugeordneten Längsabschnitt (L₂), und wobei zumindest der erste Längsabschnitt (L₁) eine axiale Gewindebohrung aufweist und der zweite Längsabschnitt (L₂) Stützflächen (14) zur Abstützung gegenüber der Ankerplatte (8) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Zugglieds (5) im gespannten Zustand des Ankers innerhalb des ersten Längsabschnitts (L₁) oder zweiten Längsabschnitts (L₂) liegt.
Anker nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Anker einen Anschlag zur Begrenzung der Einschraubtiefe des Zugglieds (5) in die Ankermutter (10) besitzt.
Anker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (13) an der Ankermutter (10) angeordnet ist.
Anker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankermutter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
Anker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag am Zugglied (5) angeordnet ist.
Anker nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das luftseitige Ende der Ankermutter (10) und das luftseitige Ende der Ankerplatte (8) in etwa in der gleichen Lotebene bezüglich der Längsachse (2) des Zugglieds (5) enden.
Anker nach einem der Anspruch 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ganghöhe des Innengewindes der Ankermutter (10) etwas größer ist als die Ganghöhe des Außengewindes (6) des Zugglieds (5).