DE202017002038U1

DE202017002038U1 - Archimedean screw anchor

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Publication number: DE202017002038U1
Application number: DE202017002038.6U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Marks Thomas Dipl-Ing De
Priority date: 2017-04-15
Filing date: 2017-04-15
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2027-04-16

Abstract

Schraubanker zur Herstellung einer rein mechanischen Verbunddübelverbindung mit einer Schraube in einem Bohrloch in Vollbaustoffen in Verbindung mit einem Sanddübel oder einem Sand-Element, wobei das Sand-Element eine hohlzylindrische Formgestalt aufweist und zur Ausbildung von kinematischen Gleitkeilen ausgestaltet ist, in einem mit einem Bohrer hergestellten Bohrloch in Beton, Naturstein oder anderen Vollbaustoffen, – wobei die Schraube wenigstens einen Schraubenkopf, eine Schraubenspitze und einen Archimedischen Schraubenabschnitt (30, 40, 50) aufweist, – wobei der wenigstens eine Archimedische Schraubenabschnitt aus einem Gewindeabschnitt (2, 31, 41, 51) und einem Verdichtungsabschnitt (5, 32, 42, 52) besteht, – wobei der Gewindeabschnitt ein Spitzgewinde mit konstantem Außendurchmesser aufweist und das Gewinde (2) zur Schneckenförderung von Sand ausgestaltet ist und der Nenndurchmesser der Schraube gleich dem Nenndurchmesser des Bohrers und der Außendurchmesser des Gewindeabschnitts kleiner als der Nenndurchmesser des Bohrers und kleiner als der Durchmesser des Bohrlochs und kleiner als der Nenndurchmesser der Schraube ist und – wobei der Verdichtungsabschnitt von der Schraubenspitze weg zum Schraubenkopf hin an den Gewindeabschnitt angrenzt und zur Anreicherung von Sand und zur Verdichtung von Sand im Zusammenwirken mit der Bohrlochwand ausgestaltet ist.Screw anchor for producing a purely mechanical composite dowel joint with a screw in a hole in solid building materials in conjunction with a sand dowel or a sand element, wherein the sand element has a hollow cylindrical shape and designed to form kinematic sliding wedges, in a manufactured with a drill Drilling hole in concrete, natural stone or other solid building materials, - wherein the screw has at least one screw head, a screw tip and an Archimedean screw portion (30, 40, 50), - wherein the at least one Archimedean screw portion of a threaded portion (2, 31, 41, 51 ) and a compression section (5, 32, 42, 52), - wherein the threaded section has a constant outer diameter tipped thread and the thread (2) is designed for screw conveyance of sand and the nominal diameter of the screw is equal to the nominal diameter of the drill and the outer diameter of the Gewi and smaller than the diameter of the borehole and less than the nominal diameter of the screw, and wherein the compacting section is adjacent to the threaded section from the screw tip to the screw head and cooperating to accumulate sand and compaction sand is configured with the borehole wall.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schraubanker zur Verwendung mit einem Sanddübel zur Herstellung von Verbunddübel-Befestigungen in Bohrlöchern in Beton, Naturstein oder anderen Vollbaustoffen unter Ausnutzung der Fördereigenschaften einer Archimedischen Schraube. Insbesondere sind hier professionelle Dübel- oder Ankerkonstruktionen gemeint, wie sie als Produkte mit entsprechenden Zertifikaten oder Zulassungen bei sicherheitsrelevanten Befestigungsaufgaben eingesetzt werden.The invention relates to a screw anchor for use with a sand dowel for producing composite dowel fasteners in boreholes in concrete, natural stone or other solid building materials taking advantage of the conveying properties of an Archimedean screw. In particular, professional dowel or anchor designs are meant here, as they are used as products with corresponding certificates or approvals for security-related fastening tasks.

Archimedische Schrauben sind aus der Antike allgemein bekannt und wurden ursprünglich zum Heben von Wasser zu Bewässerungszwecken benutzt. Bis heute werden Archimedische Schrauben bei Fördergeräten verwendet, zum Beispiel als Schnecken- oder Schraubenpumpe bei dickflüssigen Medien, als Schneckenförderer für Schüttgüter oder zum Dosieren von Pulverstoffen.Archimedean screws are well known from antiquity and were originally used to raise water for irrigation purposes. To this day, Archimedean screws are used on conveyors, for example as screw or screw pumps in viscous media, as screw conveyors for bulk materials or for dosing powdered materials.

Das Wirkprinzip der Archimedischen Schraube wird beispielsweise auch bei Erdbohrern genutzt. Es sind handbetriebene Erdbohrer zum oberflächennahen Ausheben von Bohrlöchern für Zaunpfähle ebenso bekannt wie Großgeräte zum Bohren von Pfahlgründungen. Die Bohrschrauben sind dazu mit einem relativ großen Gewindedurchmesser und einem relativ kleinen Schraubenkerndurchmesser so konstruiert, dass sie sich widerstandsarm in den Boden einschrauben lassen, um den Boden dabei möglichst aufzulockern oder ihn wenigstens nicht zu verdichten und um den Boden vollständig aus dem Bohrloch austragen zu können. Das Bohrloch selbst entspricht dabei dem Trog eines Schneckenförderers.The working principle of the Archimedean screw is used, for example, in earth drills. Hand-operated augers are also known for near-surface excavation of wellbore wells, as well as large-scale equipment for drilling pile foundations. The self-drilling screws are designed with a relatively large thread diameter and a relatively small screw core diameter so that they can be screwed into the ground with little resistance in order to loosen up the soil as possible or at least not to compact it and to be able to completely discharge the soil from the well , The borehole itself corresponds to the trough of a screw conveyor.

Demgegenüber sind aber auch Schraubverdrängungspfähle, Erdschrauben oder Schraubfundamente bekannt, bei denen ebenso ein sicheres Einschrauben in den Baugrund gewünscht ist, aber möglichst kein Boden gefördert, sondern dieser radial verdrängt und verdichtet werden soll. Dementsprechend werden die Schraubabschnitte dazu mit einem relativ großen und voluminösem Schraubenkern und wenig größerem Gewindedurchmesser ausgebildet. Die jeweilig beste Schrauben- oder Gewindeform ist unter anderem von den wirksamen Bodenspannungen und der Bohrtiefe, sowie von der Art des Bodens abhängig. Zum Beispiel verhalten sich kohäsive, plastische Ton- oder Kleiböden im Zusammenwirken mit einer Erdschraube anders als ein eher durch Coulombsche Reibung charakterisierter Sand- oder Kiesboden. Es sind Verbunddübel-Systeme in Verbindung mit Flüssigmörteln bekannt geworden, die eine Gewinde-Ausbildung des Ankerstahls zum Mischen eines Mehrkomponentenmörtels im Bohrloch nutzen sollen. Dabei steht das Vermischen der flüssigen und festen Bestandteile im Vordergrund. Eine wirksame Forderung des Mörtels aus dem Mischbereich heraus im Sinne einer Schneckenförderung ist eher unerwünscht. Mit einer Archimedischen Schraube wird jedoch eine Transportbewegung bewirkt, aber überwiegend keine Mischbewegung.In contrast, but also Schraubverdrängungspfähle, earth screws or Schraubfundamente are known in which as well as a secure screwing is desired in the ground, but preferably no soil promoted, but this is to be radially displaced and compacted. Accordingly, the screw portions are formed with a relatively large and voluminous screw core and little larger thread diameter. The best screw or thread shape depends, among other things, on the effective soil tension and depth, as well as the type of soil. For example, cohesive, plastic clay or cement floors interact with a ground screw and behave differently than a sand or gravel soil more characterized by Coulomb friction. There have been known composite dowel systems in connection with liquid mortars, which are to use a thread formation of the anchor steel for mixing a multi-component mortar in the borehole. Here, the mixing of the liquid and solid components is in the foreground. An effective requirement of the mortar from the mixing area in terms of a screw conveyor is rather undesirable. With an Archimedean screw, however, a transport movement is effected, but predominantly no mixing movement.

Es sind gewindefurchende Beton- oder Mauerschrauben bekannt geworden, zum Beispiel für Rahmenbefestigungen oder Abstandsmontagen in Beton, Mauerwerk oder einem anderen festen Ankergrund, bei denen die Gewindeabschnitte durch gewindefreie Abschnitte unterbrochen sind. In der Regel liegen die gewindefreien Abschnitte im Bereich zwischen den Bauteilen, zum Beispiel um Schraub-Spannungen ausgleichen oder um den ursprünglichen Abstand zwischen den Bauteilen leichter wiederherstellen zu können. Beton- oder Mauerschrauben sind als Archimedische Schraubanker prinzipiell ungeeignet, weil ihnen die freie Rotationsfähigkeit im Bohrloch fehlt.There are thread-forming concrete or masonry screws have become known, for example, for frame mounts or spacers in concrete, masonry or other solid anchorage, in which the threaded portions are interrupted by thread-free sections. As a rule, the unthreaded portions are in the area between the components, for example, to compensate for screw voltages or to restore the original distance between the components easier. Concrete or masonry screws are in principle unsuitable as Archimedean screw anchors, because they lack the free rotation capability in the borehole.

Mit EP 1686271 B1 sind Sanddübel bekannt geworden, die zum Beispiel in Wirkverbindung mit Holzschrauben in mit qualitätskontrollierten Mauerbohrern hergestellten Bohrlöchern einen zweiteiligen Schraubanker in Beton oder anderen massiven Ankergründen bilden. Die Wirkungsweise solcher Sanddübelverankerungen beruht im Wesentlichen auf der großen Scherfestigkeit und Dilatationswirkung von verdichteten dünnen Sandschichten im Mikroformverbund mit der Bohrlochwand und den elastischen Druckeigenschaften des aus den Sandkörnern gebildeten Partikelsprengwerks.With EP 1686271 B1 Sand dowels have become known, for example, in operative connection with wood screws in wells produced with quality-controlled masonry drills form a two-piece screw anchor in concrete or other massive anchorage reasons. The mode of action of such anchors anchors is based essentially on the high shear strength and dilation effect of compacted thin layers of sand in microform composite with the borehole wall and the elastic pressure properties of the particle sprinkler formed from the sand grains.

In Betonen und Steinen mit gleichmäßiger Dichte erreichen Verbunddübel aus bekannten Schrauben und Sanddübel-Elementen regelmäßig sehr hohe Festigkeiten und Steifigkeiten. Für Befestigungen in Mauerwerk ist es jedoch wünschenswert, Verankerungen im Fugenmörtel herzustellen, um die Mauersteine zu schonen. Fugenmörtel ist in der Regel jedoch unterschiedlich zusammengesetzt oder örtlich ungleichmäßiger ausgebildet und seine Dichte variiert stärker als bei Beton. Außerdem kann beim Bohren in Fugenmörtel unterschiedlich viel Mörtelmaterial aus dem Bohrloch transportiert werden und dadurch können Bohrlochdurchmesser und -volumen stärker als bei Bohrungen in Beton oder Steinen variieren. Bei solchen Anwendungen kommt es meist weniger auf große Ankerkräfte an, sondern mehr auf eine große Quersteifigkeit der Befestigung. Bevorzugt werden Schrauben mit 8, 10 oder 12 mm Nenndurchmesser verwendet.In concretes and stones with uniform density, composite anchors from known screws and sand dowel elements regularly achieve very high strengths and stiffnesses. For fortifications in masonry, however, it is desirable to make anchors in the grout to protect the bricks. Grout mortar is usually composed differently or spatially uneven and its density varies more than in concrete. In addition, when drilling in grout, different amounts of mortar material can be transported out of the wellbore and thereby drill hole diameter and volume can vary more than drilling in concrete or stone. In such applications, it is usually less on large anchor forces, but more on a large transverse stiffness of the attachment. Preferably, screws with 8, 10 or 12 mm nominal diameter are used.

Zudem unterliegen Schrauben und Bohrwerkzeuge gewissen Fertigungstoleranzen in der Herstellung und durch Abnutzung, die das jeweilige Volumen des Schraubengewindeabschnittes und des Bohrlochhohlraumes zusätzlich beeinflussen können. Bei bekannten Schrauben und qualitätsgeprüften Mauerbohrern sind die Fertigungs- und Nutzungstoleranzen meist als absolute Werte angegeben. Das bedeutet, dass der relative oder anteilige Einfluss der Toleranzen auf die Volumina von Schraube-Sanddübel-Bohrloch-Verbindungen bei Schraubankern mit kleinem Durchmesser nachteilig größer ist als bei Schraubankern mit größerem Durchmesser.In addition, screws and drilling tools are subject to certain manufacturing tolerances in manufacturing and wear, which may additionally influence the respective volume of the screw threaded portion and the wellbore cavity. With known screws and quality-tested masonry drills, the production and usage tolerances mostly given as absolute values. This means that the relative or proportionate influence of the tolerances on the volumes of screw-dowel-borehole connections is disadvantageously larger with small diameter screw anchors than with larger diameter screw anchors.

In Betonen und Steinen mit gleichmäßiger Dichte lassen sich Volumendifferenzen aus Fertigungstoleranzen oder Abnutzung des Bohrers durch die überwiegend psammischen Eigenschaften des Sandwerkstoffs des Sanddübels kompensieren. Je größer der Durchmesser von Schraube oder Bohrer, desto einfacher. Bei zusätzlichen Ungleichmäßigkeiten in der Dichte des Ankergrundes oder in den Bohrlochabmessungen kann eine Verbundverankerung mit Sanddübeln und bekannten Schrauben jedoch schwierig oder aufwändig werden. Je kleiner der Durchmesser von Schraube oder Bohrer ist, desto schwieriger.In concretes and stones with uniform density, volume differences from manufacturing tolerances or wear of the drill can be compensated by the predominantly psammischen properties of the sand material of the sand anchor. The larger the diameter of screw or drill, the easier. However, with additional irregularities in anchor base density or wellbore dimensions, composite anchoring with sand dowels and known screws can become difficult or expensive. The smaller the diameter of the screw or drill, the harder it is.

Mit DE 20 2015 003 072 U1 ist ein Schraubanker, bestehend aus einer Schraube zur Verwendung mit einem Sanddübel in einem mit einem Bohrer hergestellten Bohrloch in Beton, Naturstein oder anderen festen Vollbaustoffen, bekannt geworden. Die beanspruchte Schraube-Sanddübel-Verbindung ermöglicht sehr große Verbundkräfte zwischen Schraube und Bohrlochwand durch Aktivierung der Keilwirkung im verdichteten oder komprimierten Sandwerkstoff. Zu diesem Zweck ist der Gewindeabschnitt der Schraube mit einem Verhältnis s/t aus der Gewindesteigung s und einer Gewindetiefe t größer als 5 ausgestattet. Für die angegebenen Gewindeabmessungen sind Schrauben mit einem Nenndurchmesser kleiner als 12 mm auch aus vorgenannten Gründen eher ungeeignet.With DE 20 2015 003 072 U1 For example, a screw anchor consisting of a screw for use with a sand dowel in a drilled hole in concrete, natural stone or other solid solid materials has become known. The claimed screw-dowel connection allows very large bond forces between the screw and the borehole wall by activating the wedge effect in the compacted or compressed sand material. For this purpose, the threaded portion of the screw is equipped with a ratio s / t of the thread pitch s and a thread depth t greater than 5. For the specified thread sizes, screws with a nominal diameter smaller than 12 mm are also unsuitable for the aforementioned reasons.

Die Aufgabe besteht also darin, einen Verbunddübel aus Sanddübel-Element, Sand-Element oder ähnlich beschaffenem Sandmörtel und Schraube zu schaffen, der sich an unterschiedlich dichte oder inhomogen Baustoffe anpassen und mit dem eine örtliche Verbesserung der mechanischen Verbundwirkung zwischen Schraube und Ankergrund erzielt werden kann.The object is therefore to provide a composite dowel of sand dowel element, sand element or similar sourcorn Sandemörtel and screw, which adapt to different density or inhomogeneous materials and can be achieved with a local improvement of the mechanical bond between the screw and anchorage ,

Die Aufgabe wird durch einen Schraubanker gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Schraube sind in den Unteransprüchen angegeben und in den Zeichnungen erläutert.The object is achieved by a screw anchor according to claim 1. Advantageous embodiments of the screw are specified in the subclaims and explained in the drawings.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Schraubanker, Schraube, Schneckenschraube,Screw anchor, screw, worm screw,
22: Gewinde, Gewindeabschnitt,Thread, threaded section,
ss: Gewindesteigung,Thread,
tt: Gewindetiefe,Thread depth,
33: Kern,Core,
44: Schaft,Shaft,
55: Verdichtungszone, Verdichtungsabschnitt,Compaction zone, compaction section,
66: Anschlag, Kragen, Anschlagfläche,Stop, collar, stop surface,
77: Dichtring, Gleitring,Seal, seal ring,
7777: Sperre,lock,
88th: Sand, Sand-Element, Sanddübel-Element, Sandwerkstoff, Sandmörtel,Sand, sand element, sand dowel element, sand material, sand mortar,
99: Ankergrund, Bohrgrund, Bohrloch, Bohrlochwand,Anchorage, drilling ground, borehole, borehole wall,
30, 40, 5030, 40, 50: Archimedischer Schraubenabschnitt,Archimedean screw section,
31, 41, 5131, 41, 51: Gewindeabschnitt,Threaded portion,
32, 42, 5232, 42, 52: Verdichtungszone, Verdichtungsabschnitt,Compaction zone, compaction section,

1 zeigt eine Vier- oder Sechskant-Schneckenschraube als Archimedischen Schraubanker 1, bei der die Stirnfläche des Schraubenschaftes 4 als Anschlag 6 für den Sand 8 in der Verdichtungszone 5 ausgebildet ist in einer schematischen Ansichts- und Schnittdarstellung. 1 shows a four or hexagonal worm screw as Archimedian screw anchor 1 in which the end face of the screw shank 4 as a stop 6 for the sand 8th in the compression zone 5 is formed in a schematic view and sectional view.

2 zeigt eine Stockschraube als Archimedischen Schraubanker 1, bei der der Schaft mittelbar über einen zusätzlich angeordneten Dichtring 7 als Teil des Anschlags für den Sand 8 in der Verdichtungszone ausgebildet ist in einer schematischen Ansichts- und Schnittdarstellung. 2 shows a hanger bolt as Archimedian screw anchor 1 , in which the shaft indirectly via an additionally arranged sealing ring 7 as part of the plot for the sand 8th is formed in the compression zone in a schematic view and sectional view.

3 zeigt eine Schraube 1, bei der mehrere Schrauben-Abschnitte als Archimedische Schrauben-Abschnitte 30, 40, 50, ausgestaltet sind in einer schematischen Darstellung. 3 shows a screw 1 in which several screw sections as Archimedean screw sections 30 . 40 . 50 , are configured in a schematic representation.

Es hat sich nämlich gezeigt, dass eine Schraube in Verbindung mit einem Sanddübel in einem eigentlich zu großen Bohrloch dann Halt findet, wenn Sand durch die Schraubbewegung der Schraube in einer begrenzten Zone des Bohrlochs durch Schneckenförderung angehäuft und zwischen Schraubenkern und Bohrlochwand verdichtet und verspannt werden kann. Mit bekannten Schrauben lässt sich dieser vorteilhafte Effekt jedoch nur ungenügend erzielen. Entweder geht das Gewinde mehr oder weniger direkt in den Schaft der Schraube über oder der Schaft der Schraube ist nicht geeignet ausgebildet, um dem Sand ein geeignetes Widerlager zur Verdichtung zu bieten.It has been shown that a screw in connection with a sand dowel in an actually too large borehole then finds support when sand accumulated by screwing the screw in a limited zone of the borehole by auger and compressed between the screw core and borehole wall and can be braced , With known screws, however, this advantageous effect can only be achieved insufficiently. Either the thread passes more or less directly into the shaft of the screw or the shaft of the screw is not designed to provide the sand a suitable abutment for compression.

Mit dem Archimedischen Schraubanker wird deshalb vorgeschlagen, wenigstens einen Abschnitt einer Schraube im Verankerungsbereich des Bohrlochs als Archimedischen Schraubenabschnitt auszugestalten, wobei ein Archimedischer Schraubenabschnitt aus einem aktiven Gewindeabschnitt und einem von der Schraubenspitze weg zum Schraubenkopf hin angrenzenden passiven Verdichtungsabschnitt besteht. Dabei bildet der aktive Gewindeabschnitt zusammen mit dem Bohrloch eine Archimedische Schraube oder Förderschnecke, die Sand aus dem Gewindeabschnitt in den passiven Verdichtungsabschnitt fördern kann. Bevorzugt ist das Gewinde dazu als Spitzgewinde ausgestaltet. Der Außendurchmesser des Gewindes ist so bemessen, dass sich das Gewinde möglichst ohne Reibung innerhalb des Bohrlochs drehen kann, aber so nah an der Bohrlochwand entlang geführt wird, dass der Sand den Spalt zwischen Gewinde und Bohrlochwand praktisch nicht oder zumindest nicht in relevanten Mengen durchdringen kann.With the Archimedean screw anchor is therefore proposed to design at least a portion of a screw in the anchoring region of the borehole as Archimedean screw section, wherein an Archimedean screw portion of an active threaded portion and a away from the screw tip to Screw head adjacent thereto passive compression section consists. In this case, the active threaded portion forms together with the borehole an Archimedean screw or screw conveyor, which can promote sand from the threaded portion in the passive compression section. Preferably, the thread is designed for this purpose as a pointed thread. The outer diameter of the thread is sized so that the thread can rotate as smoothly as possible within the borehole, but guided so close to the borehole wall, that the sand can not penetrate the gap between thread and borehole wall practically, or at least not in relevant quantities ,

Der Schraubenkern kann im Verdichtungsabschnitt vorteilhaft zylindrisch oder glatt ausgestaltet sein, damit der Sand in der Verdichtungszone axial am Schraubenkern entlang gleiten und sich somit in der Verdichtungszone anreichern kann. Je nach Größe des Spaltes zwischen Schraubenkern und Bohrlochwand und der Kornbeschaffenheit des Sandes verspannt sich der Sand dabei auf eine unbestimmte axiale Abschnittslänge des Verdichtungsabschnittes. Dieser Effekt ist zum Beispiel als Pfropfenbildung beim Rammen von Rohr- oder Profil-Pfählen in Sandboden bekannt. Zum Beispiel beträgt die axiale Pfropfenlänge eines offenen Rammpfahles etwa das 6- bis 7-fache des lichten Durchmessers oder der kleinsten lichten Weite der Pfahlfußöffnung. Die mechanische Pfropfenbildung des Sandes zwischen Schraubenkern und Bohrlochwand ist Voraussetzung für die erfolgreiche Verdichtung des Sandes in der Verdichtungszone eines Archimedischen Schraubenabschnitts.The screw core can be designed advantageously cylindrical or smooth in the compression section, so that the sand in the compression zone axially slide along the screw core and thus can accumulate in the compression zone. Depending on the size of the gap between the screw core and the borehole wall and the grain texture of the sand, the sand is braced to an indefinite axial section length of the compacting section. This effect is known, for example, as plug formation when ramming pipe or profile piles into sandy soil. For example, the axial plug length of an open pile is about 6 to 7 times the clear diameter or minimum clearance of the pile root opening. The mechanical plug formation of the sand between the screw core and the borehole wall is a prerequisite for the successful compaction of the sand in the compression zone of an Archimedean screw section.

Damit der Fördermechanismus des Schraubengewindes nicht durch übermäßige oder ungewollte Keilwirkung des Sandes behindert wird, kann der Gewindeabschnitt der Schraube vorteilhaft mit einem Verhältnis s/t aus der Gewindesteigung s und der Gewindetiefe t kleiner als 4 ausgestattet sein.In order that the conveying mechanism of the screw thread is not hindered by excessive or unwanted wedge effect of the sand, the threaded portion of the screw can advantageously be equipped with a ratio s / t of the thread pitch s and the thread depth t smaller than 4.

Um die axiale Länge eines Verdichtungsabschnittes 40 möglichst kurz halten zu können, wird vorgeschlagen, den Durchmesser des zylindrischen Schraubenkerns 5 zu vergrößern, wie in der gewindefreien Verdichtungszone 42 gezeigt. Insbesondere wird vorgeschlagen, den Kern-Durchmesser volumentreu zum Gewindeabschnitt 41 zu vergrößern, sodass der mit dem Gewinde 2 im Gewindeabschnitt 41 durchfahrene Sand sich in der Verdichtungszone 42 zumindest nicht wieder auflockern kann.To the axial length of a compression section 40 To be able to keep as short as possible, it is proposed, the diameter of the cylindrical screw core 5 to enlarge, as in the thread-free compression zone 42 shown. In particular, it is proposed that the core diameter be true to volume to the threaded portion 41 to enlarge, so that with the thread 2 in the threaded section 41 Sand traversed in the compression zone 42 at least not be able to relax again.

Für Schneckenschrauben mit einem Archimedischen Schraubenabschnitt wird vorgeschlagen, den Verdichtungsabschnitt 5 durch einen Anschlag 6 oder einen Dichtring 7 am Schrauben-Schaft 4 zu begrenzen. Die Anschlagfläche 6 am Schaft 4 der Schraube ist bevorzugt wenigstens teilweise als radial gespannte ringförmige Ebene ausgebildet. Ein überwiegend konisch zulaufender Anschlag würde ein Verspannen und Verkeilen des Sandes zwischen Bohrlochwand und Anschlag-Oberfläche bewirken und damit die Drehbewegung der Schraube durch Reibung nachteilig behindern.For worm screws with an Archimedean screw section, it is proposed to use the compression section 5 through a stop 6 or a sealing ring 7 on the screw shaft 4 to limit. The stop surface 6 on the shaft 4 the screw is preferably at least partially formed as a radially tensioned annular plane. A predominantly tapered stop would cause distortion and wedging of the sand between the borehole wall and stop surface and thus adversely affect the rotational movement of the screw by friction.

1 zeigt die beispielhafte Ausbildung einer Schneckenschraube als Schraubanker. Nicht dargestellt ist ein üblicherweise gegen den Ankergrund 9 geschraubtes Werkstück, das in der Praxis als Anschlag für den Schraubenkopf die Vortriebsbewegung der Schraube hemmt. Für die Funktionsweise der Schneckenschraube ist es jedoch unerheblich, ob sich der Sand 8 durch die Förderwirkung des Gewindes 2 gegen den Anschlag 6 oder ob sich die Anschlagfläche 6 durch Vortrieb der Schaftes 4 gegen den Sand bewegt. 1 shows the exemplary embodiment of a worm screw as a screw anchor. Not shown is a usually against the anchorage 9 screwed workpiece, which inhibits the propelling movement of the screw in practice as a stop for the screw head. For the operation of the worm screw, however, it is irrelevant whether the sand 8th by the conveying effect of the thread 2 against the attack 6 or if the stop surface 6 by propulsion of the shaft 4 moved against the sand.

Der Anschlag 6 nimmt als Kragen über den Querschnitt des Verdichtungsabschnitts 5 hinaus soviel Querschnittsfläche des Bohrlochs 9 ein, dass keine wesentlichen Mengen des Sandes in den Spalt zwischen Schaft 4 und Bohrlochwand 9 eindringen können. In praktischer Ausgestaltung des Anschlages 6 als Dichtung genügt es, dass lediglich größere Sandkörner in der Verdichtungszone zurückgehalten werden, da zurückgehaltene größere Sandkörner auch den Übergang von kleineren Sandkörnern verhindern. Es soll nämlich vorteilhaft möglich sein, dass etwaige fluide Bestandteile eines entsprechenden Sandmörtels 8 aus der Verdichtungszone entweichen können, damit sich der zurückgehaltene Sand leichter verdichten lässt.The stop 6 takes as a collar over the cross section of the compression section 5 In addition, so much cross-sectional area of the borehole 9 one that does not have significant amounts of sand in the gap between the shaft 4 and borehole wall 9 can penetrate. In a practical embodiment of the stop 6 As a seal it is sufficient that only larger grains of sand are retained in the compression zone, since retained larger grains of sand also prevent the passage of smaller grains of sand. Namely, it should be possible advantageously that any fluid constituents of a corresponding sand mortar 8th can escape from the compression zone, so that the retained sand more easily compress.

2 zeigt die beispielhafte Ausbildung einer Schneckenschraube als Stockschraube. Ein Übergangsbereich zwischen Schaft 4 und Verdichtungsabschnitt 5 ist zum Erhalt der Schraubenfestigkeit konisch ausgestaltet. Als Anschlag 6 ist ein Dichtring 7 im Übergangsbereich angeordnet. Eine Förderbewegung des Sandes im Gewindeabschnitt setzt ein, wenn der Dichtring gegen den Sand 8 gepresst und dadurch die Vortriebsbewegung der Schraube gehemmt wird. Vorteilhaft ist der Dichtring 7 als Gleitring derart ausgebildet, dass die Reibung zwischen dem Ring und der Schraube oder zwischen dem Ring und den Sandkörnern bei Drehbewegung der Schraube möglichst gering ist. Dadurch kann das aufgebrachte Drehmoment auf die Schraube besser zur Förderung oder Verdichtung des Sandes genutzt werden. 2 shows the exemplary embodiment of a worm screw as a hanger bolt. A transition area between shaft 4 and compression section 5 is designed conically to maintain the screw strength. As a stop 6 is a sealing ring 7 arranged in the transition area. A conveying movement of the sand in the threaded section begins when the sealing ring against the sand 8th pressed and thereby the propulsion movement of the screw is inhibited. The sealing ring is advantageous 7 designed as a sliding ring such that the friction between the ring and the screw or between the ring and the grains of sand during rotation of the screw is minimized. As a result, the applied torque on the screw can be better used for conveying or compacting the sand.

Für Archimedische Schraubanker mit mehreren Archimedischen Schraubenabschnitten wird vorgeschlagen, eine Sperre 77 am Verdichtungsabschnitt anzuordnen, die ein axiales Gleiten der Sandkörner am Schrauben-Kern entlang über die Sperre hinaus verhindert. Gemeinsam mit der rauen Bohrlochwand kann sich der Sand an einer solchen Engstelle im Ringspalt zwischen Kern und Bohrlochwand besser verspannen und den zur Verdichtung erforderlichen Pfropfen im Ringspalt zwischen Verdichtungsabschnitt und Bohrlochwand besser ausbilden. Allerdings sollte die Sperre nur so weit auftragen, dass das Einschrauben der Schraube in das Bohrloch-Sand-System nicht übermäßig behindert wird.For Archimedean screw anchors with several Archimedean screw sections is proposed a lock 77 to arrange on the compression section, which prevents axial sliding of the grains of sand on the screw core along the barrier beyond. Together with the rough borehole wall, the sand at such a bottleneck in the annular gap between the core and the borehole wall tighten better and form the required for compression grafting in the annular gap between the compression section and borehole wall better. However, the barrier should only be applied so far that screwing the screw into the borehole sand system is not unduly hindered.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Archimedischen Schraubenabschnitts wird vorgeschlagen, die Länge des Verdichtungsabschnitts in Relation zur Gewindetiefe t des Spitzgewindes so zu wählen, dass sich im Sandpfropfen ein vollständiger Gleitkeil gemäß DE 20 2015 003 072 U1 ausbilden kann.In an advantageous embodiment of the Archimedean screw section, it is proposed to choose the length of the compression section in relation to the thread depth t of the pointed thread so that in the sand plug a complete sliding wedge according to DE 20 2015 003 072 U1 can train.

Der vorgeschlagene Archimedische Schraubanker kann also in Verbindung mit bekannten Sanddübeln gleichermaßen vorteilhaft in normgerechten Bohrlöchern in Beton oder festen Vollbaustoffen und in unplanmäßigen Bohrlöchern in Fugenmörtel, in weniger festen Vollbaustoffen oder in gerissenem Beton eingesetzt werden. Ist der Ankergrund hinreichend fest und das Bohrloch entsprechend maßhaltig, dann hält die Schraube überwiegend durch den bekannten Verbund zwischen Gewinde, Sand und Bohrlochwand. Ist der Ankergrund weniger fest oder das Bohrloch weniger maßhaltig und genügt der Verbund zwischen Gewinde, Sand und Bohrlochwand nicht der gewünschten Festigkeit, dann wird durch weitere Drehbewegung der Schraube Sand aus dem Gewindeabschnitt in die Verdichtungszone gefördert und zwischen Anschlag und Gewinde – vorteilhaft bis zu einem wählbaren Grenzwert des aufgebrachten Drehmomentes – zunehmend verdichtet und verfestigt.The proposed Archimedean screw anchor can therefore be used equally well in standard boreholes in concrete or solid building materials and in unscheduled holes in joint mortar, in less solid solid building materials or in cracked concrete in conjunction with known sand dowels. If the anchoring ground is sufficiently firm and the borehole is correspondingly dimensionally stable, then the screw holds predominantly through the known bond between thread, sand and borehole wall. If the anchorage base is less firm or the borehole less dimensionally stable and the bond between thread, sand and borehole wall does not meet the desired strength, then further rotation of the screw conveys sand out of the threaded section into the compression zone and between stop and thread - advantageously up to one selectable limit value of the applied torque - increasingly compressed and solidified.

Eine besonders spreizdruckarme Dübelverbindung mit einem Archimedischen Schraubanker kann sich für lange Schrauben mit kleinem Durchmesser besonders dann ergeben, wenn eine Vielzahl von Archimedischen Schraubenabschnitten im Verankerungsbereich der Schraube angeordnet wird, die axialen Längen der Gewindeabschnitte sehr kurz – vielleicht ein oder zwei Windungen, aber die Verdichtungsabschnitte zur vollständigen Pfropfenbildung hinreichend lang gewählt werden und die Sandmenge so auf die Schraubenabmessungen abgestimmt ist, dass die Gewindeabschnitte beim Anziehen der Schraube nahezu leer laufen und sich der Sand überwiegend in den Verdichtungszonen angereichert und verdichtet hat. Dann nämlich wird die Schraube beim Überschreiten eines bestimmten Installationsmomentes durchdrehen, weil der Reibungswiderstand im Rundschnitt zwischen Gewindeabschnitt und Bohrlochwand, in Sandscherzonen in der jeweiligen Querschnittsfläche im Übergang vom Gewindeabschnitt zur Verdichtungszone und zwischen Schraubenkern und Sandpfropfen überschritten werden kann. Es bilden sich somit ortsfeste Sandpfropfen in den Verdichtungszonen, die infolge entstehender Reibungswärme verklumpen oder verfestigen können, je nach Zusammensetzung des Sandwerkstoffs. Entgegen jeder Erfahrung beim Durchdrehen von Schrauben in Bohrlöchern können Archimedische Schraubanker somit große Zugkräfte aufnehmen und sehr steife Dübelverbindungen bewirken.A particularly low-expansion plug connection with an Archimedean screw anchor can result for long small diameter screws especially when a plurality of Archimedean screw sections are placed in the anchoring area of the screw, the axial lengths of the threaded sections very short - perhaps one or two turns, but the compression sections be selected sufficiently long for complete plugging and the amount of sand is tuned to the screw dimensions that the threaded sections run almost empty when tightening the screw and the sand has mainly enriched in the compression zones and compacted. Then namely the screw will rotate when exceeding a certain installation torque because the frictional resistance can be exceeded in the round section between threaded portion and borehole wall, in sand shear zones in the respective cross-sectional area in the transition from the threaded portion to the compression zone and between the screw core and sand plug. Thus, stationary sand plugs form in the compaction zones, which may clump or solidify as a result of frictional heat generated, depending on the composition of the sand material. Contrary to all experience in turning screws in boreholes, Archimedean screw anchors can thus absorb large tractive forces and cause very stiff dowel connections.

Mit dem vorgeschlagenen Archimedischen Schraubanker ist es unter Verwendung von Schrauben mit kleinerem Schraubendurchmesser und Gewindeabmessungen mit größeren Fertigungstoleranzen in Verbindung mit Sanddübeln also vorteilhaft möglich, große Ankerkräfte abzutragen bei gleichzeitig spreizdruckarmer Ausführung einer Dübelbefestigung.With the proposed Archimedean screw anchor so it is advantageously possible using screws with smaller screw diameter and thread dimensions with larger manufacturing tolerances in conjunction with sand dowels to remove large anchor forces while spreizdruckarmer execution of a dowel attachment.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1686271 B1 [0006]
DE 202015003072 U1 [0010, 0026]

Claims

Screw anchor for producing a purely mechanical composite dowel joint with a screw in a hole in solid building materials in conjunction with a sand dowel or a sand element, wherein the sand element has a hollow cylindrical shape and designed to form kinematic sliding wedges, in a manufactured with a drill Hole in concrete, natural stone or other solid building materials, - the screw having at least one screw head, a screw tip and an Archimedean screw section ( 30 . 40 . 50 ), wherein the at least one Archimedean screw section consists of a threaded section ( 2 . 31 . 41 . 51 ) and a compression section ( 5 . 32 . 42 . 52 ), wherein the threaded portion has a pointed thread with a constant outer diameter and the thread ( 2 ) is designed for the screw conveyance of sand and the nominal diameter of the screw equal to the nominal diameter of the drill and the outer diameter of the threaded portion is smaller than the nominal diameter of the drill and smaller than the diameter of the borehole and smaller than the nominal diameter of the screw and - wherein the compression section of the Screw tip is adjacent to the screw head adjacent to the threaded portion and designed for enrichment of sand and for the compaction of sand in cooperation with the borehole wall.

The screw with Archimedean screw portion according to claim 1, wherein the nominal diameter of the screw is less than or equal to 12 mm.

Screw with Archimedean screw portion according to one of the preceding claims, characterized in that the threaded portion ( 2 ) has a thread pitch s and a thread depth t and the ratio s / t is less than 4.

Screw with Archimedean screw portion and sand element according to one of the preceding claims, characterized in that the outer diameter of the threaded portion ( 2 ) so large and the distance between the thread of the threaded portion and the borehole wall ( 9 ) is so small that most of the sand ( 8th ) can not penetrate the gap between the external thread and the borehole wall.

Screw with Archimedean screw portion according to one of the preceding claims, characterized in that the axial length of the compression portion ( 5 ) in relation to the thread depth t of the pointed thread is so large that a complete sliding wedge in the sand ( 8th ) can train.

Screw anchor with Archimedean screw portion according to one of the preceding claims, characterized in that the axial length of the threaded portion ( 2 ) in relation to the axial length of the compression section ( 5 ) is so small that the screw ( 1 ) can spin.

Screw anchor with shank and Archimedean screw portion according to one of the preceding claims, characterized in that the screw core ( 3 ) in the compression section ( 5 . 32 . 42 . 52 ) is predominantly cylindrical and designed with a substantially smooth surface.

Screw anchor with Archimedean screw portion according to claim 6, characterized in that the diameter of the screw core ( 3 ) in the compression section ( 5 . 42 ) is greater than the core diameter in the associated threaded portion ( 2 . 41 ).

Screw anchor with Archimedean screw portion according to one of the preceding claims, characterized in that the axial length of the compression section ( 5 . 32 . 42 . 52 ) is at least 7 times larger than the clear distance between the borehole wall ( 9 ) and screw core ( 3 ) in the compression section.

Screw anchor with Archimedean screw portion according to one of the preceding claims, characterized in that at least one lock ( 77 ) at the compression section ( 32 . 52 ) which prevents axial sliding of the sand grains along the core of the compression section beyond the barrier.

Screw with shank and Archimedean screw section according to claim 8, characterized in that the compression portion (FIG. 5 ) by a stop ( 6 ) or a sealing ring ( 7 ) and that the attack ( 6 ) on the shaft ( 4 ) or on the sealing ring ( 7 ) is configured at least partially as a radially tensioned surface and the compression zone of the compression section ( 5 ) seals against the borehole wall in such a way that the predominant part of the sand ( 8th ) the gap between the sealing ring ( 7 ), Shank ( 4 ) or stop ( 6 ) and the borehole wall ( 9 ) can not penetrate.

Screw with shank and Archimedean screw portion according to claim 8 or 9, characterized in that the sealing ring ( 7 ) additionally as a sliding ring ( 7 ), the friction between the sealing ring and the screw ( 1 ) or sand ( 8th ) reducing, is designed.