DE29900172U1

DE29900172U1 - Hochzugfester und korrosionsbeständiger Kunststoff-Zuganker mit integriertem Gewinde und seine Verwendung

Info

Publication number: DE29900172U1
Application number: DE29900172U
Authority: DE
Original assignee: FERRIERE BELLOLI SA
Current assignee: FERRIERE BELLOLI SA
Priority date: 1999-01-08
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2009-01-09

Description

CH GM &ldquor;Hochzugfester und korrosionsbeständiger Kunststoff-Zuganker mit integriertem Gewinde &ldquor;

Die vorliegende Erfindung betrifft einen aus Ankerstab, Mutter und Unterlagsplatte bestehenden hochzugfesten und korrosionsbeständigen Kunststoff-Zuganker der sich auch als Felsanker, Zugstange, Befestigungs- und Verbindungselement eignet.

Zuganker oder Zugstäbe werden im grossem Masse in der Felssicherung und im Stollen- oder Tunnelbau zur Sicherung von Betonschalungen, Festigung des Felsmaterials und als Felsbefestigungen eingesetzt.

Bekannt sind neben solchen Zugankern aus Stahl heute auch solche, deren Ankerstab aus Kunststoffen, bevorzugt aus Duroplasten besteht, die durch die Verwendung eines grossen Anteils am Gesamtgewicht an hochfesten Verstärkungsfasern eine genügend hohe Zugfestigkeit erhalten.

Im Stand der Technik ist deshalb eine Anzahl von Zugankern bekannt, bei denen jedoch meist nur jeweils der Ankerstab beschrieben ist, der bevorzugt mit weiteren Bauteilen aus Metall kombiniert werden muss.

Dabei liegt die Zugfestigkeit von marktgängigen Produkten mit 20 bis 22 mm Ankerstab-Durchmesser bei nur etwa 16.000 kg. Die Werte für vergleichbare Produkte aus Stahl mit etwa 20.000 kg werden somit nicht erreicht.

Beispielhaft beschreiben die DE 38 34 266 A1 einen Zugstab aus Faserverbundwerkstoff, der mit einer Profilierung versehen ist, die DE 38 39 835 A1 Gewindestangen, welche im Kernbereich Langfasem und im Gewindebereich Kurzfasern zur Verstärkung enthalten und die DE 37 03 974 A1 ein Zugglied aus einem spröden Kern mit unidirektionaler Faserverstärkung und einem Mantelbereich mit grosser Dehnfähigkeit.

Zuganker, die ganz oder teilweise aus Stahl oder anderen Metallen bestehen, haben durch ihr sehr beachtliches hohes Gewicht und durch ihre Korrosionsneigung bei Auftreten von nicht neutraler Feuchtigkeit im Felsmaterial deutliche Nachteile.

Somit bestand die Aufgabe, einen Zuganker zu entwickeln, der in allen Teilen aus leichten, korrosionsfesten Faserverbundwerkstoff besteht und sich durch eine hohe Zugfestigkeit auszeichnet

Diese Aufgabe wird gelöst durch den Kunststoff-Zuganker mit integriertem Gewinde gemäss Schutzanspruch 1.

Sie wird insbesondere durch einen Zuganker gelöst, bei dem nicht nur der Ankerstab, sondern auch Mutter und Unterlagsplatte aus endlos- oder langfaserverstärktem Kunststoff bestehen und der dadurch korrosionsunempfindlich ist, weil er keine galvanischen Elemente bildet und damit nicht durch vagabundierende Ströme abgetragen werden kann.

Bevorzugte Kunststoffe sind Duroplaste, wie zum Beispiel durch Härter in bekannter Weise vernetzte und verfestigte Epoxidharze, Polyesterharze und Polyvenylesterharze. Es eignen sich jedoch auch thermoplastische Kunststoffe, wie zum Beispiel Polyamide

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Die Verstärkungsfasern sind Glasfasern, Kohlefasern oder Aramidfasern in Form von Endlossträngen oder Langfasern, wobei Endlosstränge, insbesondere solche aus Glasfasern bevorzugt sind. Als Langfasern sind solche der Schnittlängen über 5 mm, insbesondere über 8 mm zu verstehen.

Die Figuren 1 bis 3 erläutern die Erfindung:

Figur 1 : Ankerstab (1/1) mit integriertem Gewinde (1/2), Unterlagsplatte (1/3) und Mutter

(1/4).
Figur 2: Ankerstab (2/1) mit vergrößertem Durchmesser (2/2) für die Teillänge des

Gewindes, Unterlagsplatte (2/3) und Mutter (2/4).
Figur 3 : Zuganker aus Ankerstab, Unterlagsplatte und Mutter.

Der Ankerstab (1) Figur 1 des erfindungsgemässen Zugankers wird üblicherweise durch Pultrusion hergestellt. Ankerstäbe, welche auf einem Teilstück ihrer Gesamtlänge einen vergrösserten Durchmesser (3) Figur 2 aufweisen, sind in bevorzugter Weise vor dem Aushärten des Kunststoffs durch umlaufendes Auftragen einer durch bevorzugt parallele Faserlagen verstärkten Kunststoffschicht, vorteilhaft auf den noch nicht völlig ausgehärteten Kern des Ankerstabes, durch das sogenannte Pull-forming, auf diesen grösseren Durchmesser gebracht worden. Die so gewissermassen aufgehärteten Kunststoffschichten weisen eine hervorragende mechanisch- oder vernetzt-kraftschlüssige Anbindung an den Ankerkern auf.

Das eingeschliffene oder eingeschnittene Gewinde (4) Figur 2 hat vorteilhaft eine asymetrische Form und eine Länge von 20 bis 30 cm.

Felsanker mit Gewinde über ihre gesamte Länge sind dabei nicht ausgeschlossen.

In besonderen Ausführungsformen ist der Ankerstab (1) Figur 1 über die gesamte Länge mit Durchbrüchen oder Aussparungen versehen, die beliebig, bevorzugt zylinderförmig gestaltet und an der Oberfläche oder im Inneren des Ankerstabes angeordnet sind.

Sie dienen in der Regel zum Einbringen von Zement- oder Harz-Binder oder -Kleber zur Gesteinsverfestigung oder zur Einbindung des Zugankers im Fels.

Die erfindungsgemässen Ankerstäbe (1) Figur 1 weisen in der Regel eine Länge zwischen 0,5 und 10 m, bevorzugt zwischen 2 und 6 m, und einen Durchmesser von 15 bis 40 mm bevorzugt zwischen 18 und mm auf.

Die Mutter (5) Figur 1 und 2 des Zugankers besteht gegenüber spritzgussgeformten und kurzfaserverstärkten Varianten vorteilhafterweise aus endlos- oder langfaserverstärktem Kunststoff im gleichen Zusammensetzungsspielraum wie der Ankerstab (1), wobei die Faserverstärkung jedoch mit Vorteil aus umlaufend gewickelten Endlosfasern besteht.

Die Aussenfläche der Mutter (5) ist zylindrisch oder konisch geformt, eine gewölbte Aussenfläche ist jedoch nicht ausgeschlossen.

Ihre der Unterlagsplatte (7) zugewandte Stirnseite (6) ist bevorzugt gewölbt und der Wölbung (8) der Unterlagsplatte (7) angepasst. (Siehe Figur 1 und 2)

Damit ist auch die Stirnseite (8) der Unterlagsplatte (7) vorteilhaft derjenigen der Mutter (5) angepasst.

Auch die Unterlagsplatte (7) besteht aus faserverstärktem Kunststoff in der Zusammensetzungsbreite des Ankerstabes mit einer Endlosfaserverstärkung. Es ist jedoch auch eine Verstärkung durch Lang- oder Kurzfasern nicht ausgeschlossen.

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Damit ist auch die Stirnseite (8) der Unterlagsplatte (7) vorteilhaft derjenigen der Mutter (5) angepasst

Die erfindungsgemässen Zuganker werden beispielsweise als Felsanker eingesetzt. Zumindest die Ankerstäbe eignen sich infolge ihres geringeren Gewichtes und der ausgezeichneten Isolationseigenschaften für den Einsatz als Befestigungselemente als Zug- oder Schaltstangen in Hochspannungsisolatoren oder -schalteinrichtungen.

Die erfindungsgemässen Zuganker zeichnen sich weiter durch ihre Korrosionsbeständigkeit und durch eine besonders hohe Zugfestigkeit aus, die mit dem für Ankerstäbe gebräuchlichen Durchmesser von 20 bis 22 mm bei mindestens 20 000 kg liegt und mit einem auf 25 mm vergrösserten Durchmesser im Gewindebereich mindestens 25 000 kg beträgt, ohne dass, wie zum Beispiel bei Ausführungen aus Stahl, ein wesentlich erhöhtes Gewicht in Kauf genommen werden muss.

Ihr im vergleich mit Stahl nur im Bereich von etwa 30% liegendes Gewicht ist ein weiterer wesentlicher Vorteil für Transport, Montage und Handling.

Claims

CH GM 2 Schutzansprüche:

1. Hochzugfester und korrosionsbeständiger Kunststoff-Zuganker mit integriertem Gewinde, bestehend aus Ankerstab mit einer Länge von 0,5 bis 10 m und einem Durchmesser von 15 bis mm, Mutter und Unterlagsplatte, dadurch gekennzeichnet, dass alle Teile aus mit endlos und / oder langfaserverstärktem Kunststoff gefertigt sind, der aus einer homogenen Mischung von 10 bis Gew.-Teilen eines gehärteten Duroplasten oder Thermoplasten und aus 90 bis 60 Gew.-Teilen Verstärkungsfaser besteht.

2. Zuganker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die homogene Mischung des Kunststoffes bevorzugt aus 15 bis 25 Gew.-Teilen des gehärteten Duroplastes oder Thermoplastes und 85 bis 75 Gew.-Teilen der Verstärkungsfaser besteht.

3. Zuganker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gehärteten Duroplaste Epoxidharze, Polyesterharze oder Polyvinylesterharze sind.

4. Zuganker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern solche aus der Gruppe der Glasfasern, Kohlefasern oder Aramidfasern sind.

5. Zuganker nach Anspruch 1,2 und 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittlänge der Verstärkungsfasern aus der Gruppe der Langfasern mindestens 5 mm beträgt.

6. Zuganker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der aus dem Kunststoff und der Verstärkungsfaser durch Pultrusion oder Pull-forming hergestellte Ankerstab zumindest auf einer Teil-Länge mit einem integrierten Gewinde versehen ist

7. Zuganker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teil-Länge mit Gewinde des Ankerstabes eine Länge von 0,20 bis 0,30 m aufweist.

8. Zuganker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Ankerstab im Bereich der Teil-Länge mit Gewinde einen vergrösserten Durchmesser aufweist.

9. Zuganker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der vergrösserte Durchmesser der Teil-Länge mit Gewinde aus einer mechanisch- oder vernetztkraftschlüssig umlaufend aufgebrachten und durch parallele Lagen von Endlosfaser verstärkten und aufgehärteten Kunststoffschicht gebildet wird.

10. Zuganker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde eine asymetrische Form hat und eingeschnitten oder eingeschliffen ist.

11. Zuganker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Ankerstab auf seiner ganzen Länge zylinderförmige Durchbrüche oder beliebige Aussparungen aufweist.

12. Zuganker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

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die Durchbrüche oder die Aussparungen an der Oberfläche oder im Innern des Ankerstabes angeordnet sind

13. Zuganker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter eine Verstärkung durch umlaufend gewickelte Lagen von Endlosfaser aufweist.

14. Zuganker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter eine zylindrische oder konische Form aufweist.

15. Zuganker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die Mutter eine der Unterlagsplatte zugewandte und deren Auflagefläche angepasste gewölbte Stirnseite aufweist.

16. Zuganker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlagsplatte eine Verstärkung durch Endlosfasern aufweist.

17. Zuganker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass

die Unterlagsplatte eine der Mutter zugewandte und deren Stirnseite angepasste gewölbte Auflagefläche aufweist.

18. Zuganker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

er bei einem Durchmesser des Gewindeteils im Ankerstab von 20 bis 22 mm eine Zugfestigkeit von mindestens 20.000 kg, und bei einem Durchmesser von 25 mm eine Zugfestigkeit von mindestens 25.000 kg erreicht

19. Felsanker, dadurch gekennzeichnet, daß er wie ein Zuganker nach den Ansprüchen 1 bis ausgebildet ist.

20. Zugstange, Befestigungs- und Verbindungselement, dadurch gekennzeichnet, daß diese wie ein Zuganker nach den Ansprüchen 1 bis 18 ausgebildet sind.