DE3313003A1

DE3313003A1 - Rock anchor

Info

Publication number: DE3313003A1
Application number: DE19833313003
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 4350 Recklinghausen Marsch
Original assignee: Bwz Berg Ind Tech
Current assignee: Bwz Berg Ind Tech
Priority date: 1983-04-12
Filing date: 1983-04-12
Publication date: 1984-10-18

Abstract

The rock anchor with a fibreglass-reinforced anchor bar has a plastic anchor head which is integrally moulded on the anchor rod and in which an insert of a metal of high tensile strength is located concentrically to the anchor bar.

Description

Gebirgsanker Mountain anchor

Die Erfindung betrifft einen Gebirgsanker mit einer aus Glasfaser verstärktem Kunststoff bestehenden Ankerstange und einem an dieser befestigten, gegebenenfalls ein Außengewinde aufweisenden Ankerkopf.The invention relates to a rock anchor with a fiberglass one reinforced plastic existing anchor rod and an attached to this, possibly an anchor head having an external thread.

Die Ankerstangen dieser als Glasfaseranker bezeichneten Gebirgsanker haben in der Regel einen annähernd runden Querschnitt, wobei jedoch die Oberflächen der Stangen eine gewisse Rauhigkeit oder eine Rippung aufweisen, die beim Verkleben der Ankerstangen mittels Zementmortel oder Kunstharzmörtel im Bohrloch eine gute Haftung vermittelt. Im Bereich des Bohrlochmundes ist an der Ankerstange ein Ankerkopf angeordnet, gegen den sich mittelbar oder unmittelbar eine Ankerplatte abstützt, die gegen das den Bohrlochmund umgebende Gebirge zur Anlage kommen kann. Damit der Anker Zugkräfte aufnehmen und auf das den Bohrlochmund umgebende Gebirge übertragen kann, ist es erforderlich, daß der Ankerkopf auf der Ankerstange gegen Verschieben zumindest in Richtung gegen das freie Ende der Ankerstange gesichert ist. Dies kann in einfacher Weise dadurch geschehen, daß in die Ankerstange stirnseitig ein Holzkeil eingetrieben wird, wobei die dadurch entstandene Querschnittsvergrößerung der Ankerstange ein Verschieben des als Hülse ausgebildeten, sich auf der Ankerstange befindenden Ankerkopfes nicht zuläßt. Jedoch wird der Holzkeil sich im Laufe der Zeit unter Krafteinwirkung verformen und dennoch eine wenn auch nur begrenzte Verschiebung des Ankerkopfes zulassen. Wenn anstelle des Holzkeiles ein Stahlkeil verwendet wird, treten zwar die letztgenannten Erscheinungen nicht auf, jedoch wird bei Krafteinwirkung eine beträchtliche Anzahl von Glasfasern an der Außenseite zerstört, so daß die Zugfestigkeit der Ankerstange nennenswert vermindert wird.The anchor rods of these mountain anchors, known as fiberglass anchors usually have an approximately round cross-section, although the surfaces the rods have a certain roughness or ribbing that occurs when gluing the anchor rods using cement mortar or synthetic resin mortar in the borehole Liability conveyed. In the area of the mouth of the borehole, there is an anchor head on the anchor rod arranged against which an anchor plate is directly or indirectly supported, which can come to rest against the mountains surrounding the mouth of the borehole. So that the Anchors absorb tensile forces and transfer them to the mountains surrounding the mouth of the borehole it is necessary that the anchor head on the anchor rod against displacement is secured at least in the direction against the free end of the anchor rod. This can done in a simple manner that a wooden wedge into the anchor rod at the end is driven in, the resulting increase in cross-section the Anchor rod a shifting of the sleeve, designed as a sleeve, is on the anchor rod located anchor head does not allow. However, the wooden wedge will grow in the course of the Deforming time under the action of force and still a shift, albeit a limited one allow the anchor head. If a steel wedge is used instead of the wooden wedge, The latter phenomena do not occur, but when force is applied destroys a considerable number of glass fibers on the outside, so that the Tensile strength of the anchor rod is significantly reduced.

Weiterhin ist es bekannt, auf das Ende der Ankerstange Hülsen aus metallischem Werkstoff aufzupressen oder auf zukleben, die ein Außengewinde besitzen. Mit Hilfe von auf diesem Außengewinde angeordneten Muttern kann die Ankerplatte gegen das Gebirge in der Umgebung des Bohrlochmundes angepreßt werden und dadurch können die Ankerstangen, im Gegensatz zu den zuerst beschriebenen Ausführungsformen, vorgespannt werden. In jedem Falle aber können durch Gebirgsbewegungen in den Ankerstangen Spannungen entstehen, die beträchtlich sind. Die Ankerstangen selbst sind in der Lage, erhebliche Zugkräfte aufzunehmen, nicht ist dies jedoch der Fall bei den obenbeschriebenen Verbindungen zwischen Ankerstangen und Ankerköpfen. Bei den bekannten Gebirgsankern der eingangs genannten Art läßt sich also die Belastbarkeit der aus Glasfaser verstärktem Kunststoff bestehenden An-Ankerstange nicht, wie es ansich wünschenswert wäre, ausnützen.It is also known to use sleeves on the end of the anchor rod to press or glue on metallic material that have an external thread. With the help of nuts arranged on this external thread, the anchor plate are pressed against the mountains in the vicinity of the borehole mouth and thereby can the anchor rods, in contrast to the first described embodiments, be biased. In any case, however, rock movements in the anchor rods Tensions arise that are considerable. The anchor rods themselves are in the Able to absorb significant tensile forces, this is not the case with the ones described above Connections between anchor rods and anchor heads. At the well-known mountain anchors of the type mentioned above, the resilience of the fiberglass reinforced Plastic existing anchor rods do not, as it would be desirable per se, exploit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mangel zu beseitigen, d.h. also die Verbindung zwischen Ankerstange und Ankerkopf so auszubilden, daß die volle Zugkraft,die die Ankerstange aufzunehmen in der Lage ist, auch auf den Ankerkopf übertragen werden kann und dabei die Herstellung des Ankerkopfes und seine Verbindung mit der Ankerstange einfach, kostensparend und zweckmäßig zu ermöglichen sowie auch einen Ankerkopf zu schaffen, der, ebenso wie seine Verbindung mit der Ankerstange,eine hohe Lebensdauer aufweist.The invention is based on the object of eliminating this deficiency, i.e. the connection between the anchor rod and anchor head like that train that the full tensile force that the anchor rod is able to absorb is, can also be transferred to the anchor head and thereby the production of the Anchor head and its connection with the anchor rod simple, cost-saving and to enable expedient as well as to create an anchor head that, as well as its connection with the anchor rod, has a long service life.

Gegenstand der Erfindung ist ein Gebirgsanker mit einer aus Glasfaser verstärktem Kunststoff bestehenden Ankerstange und einem an dieser befestigten, gegebenenfalls ein Außengewinde aufweisenden Ankerkopf, der sich dadurch kennzeichnet, daß der Ankerkopf aus Glasfaser verstärktem Kunststoff besteht, an die Ankerstange angegossen ist und eine im wesentlich konzentrisch zur Ankerstange verlaufende Einlage aus einem Material hoher Zugfestigkeit enthält.The invention relates to a rock anchor with a glass fiber reinforced plastic existing anchor rod and an attached to this, An anchor head with an external thread, if applicable, which is characterized by that the anchor head is made of fiberglass reinforced plastic, to the anchor rod is cast and a substantially concentric to the anchor rod insert made of a material of high tensile strength.

Da, wie oben gesagt, die Oberfläche der Ankerstange eine gewisse Rauhigkeit oder eine Rippung aufweist, entsteht beim Angießen des Ankerkopfes an die Ankerstanqe eine formschlüssige Verbindung, die außerordentlich hohe Kräfte zu übertragen in der Lage ist. Bei der Kraftübertragung von der Ankerstange auf den Ankerkopf werden auf diesen starke Radialkräfte übertragen. Da der Ankerkopf aus Glasfaser verstärktem Kunststoff besteht, kann er bereits erhebliche Radialkräfte aufnehmen, ohne zu platzen. Um dies jedoch mit Sicherheit zu verhindern, ist im'Ankerkopf eine im wesentlichen konzentrisch zur Ankerstange verlaufende Einlage aus einem Material hoher Zugfestigkeit angeordnet.Since, as said above, the surface of the anchor rod has a certain roughness or has a ribbing, occurs when the anchor head is cast onto the anchor rod a form-fitting connection that transmits extraordinarily high forces in is able to. When the power is transmitted from the anchor rod to the anchor head transferred to this strong radial forces. Because the anchor head is reinforced with fiberglass If there is plastic, it can absorb considerable radial forces without bursting. However, in order to prevent this with certainty, the anchor head is essentially one Inlay made of a material with high tensile strength and running concentrically to the anchor rod arranged.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Gebirgsankers handelt es sich bei Ser Ein lage um eine aus Stahldraht bestehende Spiralfeder, die entweder zylindrisch oder auch kegelstumpfförmig ausgebildet sein kann.In a preferred embodiment of the rock anchor Ser Einlage is one made of steel wire existing spiral spring, which can be either cylindrical or frustoconical.

Der Ankerkopf kann einen quadratischen oder sechseckigen Querschnitt aufweisen, so daß an ihn Werkzeuge angesetzt werden können, beispielsweise solche, mittels deren Hilfe die Ankerstange im Bohrloch gedreht werden kann. Stattdessen oder zusätzlich hierzu kann der Ankerkopf einen runden Querschnitt und ein Außengewinde aufweisen. Dieses Außengewinde dient zur Aufnahme einer Mutter, gegen die sich eine Ankerplatte abstützt und durch deren Drehen die Ankerstange vorgespannt werden kann. Zweckmäßig ist das Außengewinde auf einer den Ankerkopf umgebenden Hülse aus metallischem Werkstoff angeordnet und, um die Haftung zwischen Hülse und Ankerkopf zu verbessern, kann der Innenmantel der Hülse Unebenheiten aufweisen, beispielsweise mit einem Gewinde versehen sein, so daß sich auch hier ein Formschluß ergibt, der große Kräfte zu übertragen in der Lage ist.The anchor head can have a square or hexagonal cross-section have so that tools can be attached to it, for example those by means of which the anchor rod can be rotated in the borehole. Instead of this or in addition to this, the anchor head can have a round cross section and an external thread exhibit. This external thread is used to receive a nut against which a Supports anchor plate and by rotating the anchor rod can be pretensioned. The external thread on a sleeve made of metallic material surrounding the anchor head is expedient Material arranged and, in order to improve the adhesion between sleeve and anchor head, the inner jacket of the sleeve can have unevenness, for example with a Be provided with a thread, so that there is also a form fit here, the great forces is able to transfer.

Im Folgenden sind drei Ausführungsbeispiele von Gebirgsankern gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.The following are three exemplary embodiments of rock anchors according to the invention described with reference to the drawing.

Figur 1 zeigt im Längsschnitt eine erste Ausführungsform und Figur 2 einen Querschnitt durch deren Ankerkopf.Figure 1 shows a first embodiment and figure in longitudinal section 2 shows a cross section through the anchor head.

Figur 3 zeigt im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform und Figur 4 einen Querschnitt durch deren Ankerkopf.Figure 3 shows a second embodiment and figure in longitudinal section 4 shows a cross section through the anchor head.

Figur 5 zeigt im Längsschnitt eine dritte Ausführungsform und Figur 6 einen Querschnitt durch deren Ankerkopf.FIG. 5 shows a third embodiment and figure in longitudinal section 6 shows a cross section through the anchor head.

Bei den Figurgen 1, 3 und 5 ist die Ankerstange 11 nicht in ihrer vollen Länge dargestellt.In Figures 1, 3 and 5, the anchor rod 11 is not in their shown in full length.

Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform ist das untere Ende der Ankerstange 11 von einem Ankerfuß 12 umgeben, der, wie in Figur 2 erkennbar, einen sechseckigen Querschnitt hat. Im Ankerfuß 12 befindet sich als Ein lage eine aus Stahldraht bestehende zylindrische Spiralfeder 13.In the embodiment shown in Figure 1, the lower end the anchor rod 11 is surrounded by an anchor foot 12 which, as can be seen in FIG. has a hexagonal cross-section. In the anchor foot 12 is a location as a Cylindrical coil spring made of steel wire 13.

Die Herstellung und Anbringung des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Fußes 12 erfolgt derart, daß in eine in der Zeichnung nicht dargestellte Form,deren Innenabmessungen dem herzustellenden Ankerfuß entsprechen, zunächst die zylindrische Spiralfeder 13 eingebracht und erforderlichenfalls in ihr fixiert wird. Dann wird die Ankerstange 11 in die Form eingebracht und in dieser fixiert. Nunmehr wird in die Form ein Gemisch von flüssigem Kunststoff, Glasfasern und gegebenenfalls von Härter und Beschleuniger eingefüllt und der Kunststoff ausgehärtet. Nach dem Entfernen der Form sind der Ankerkopf 12 und seine Verbindung mit der Ankerstange 11 hergestellt.The manufacture and installation of the shown in Figures 1 and 2 Foot 12 takes place in such a way that in a form not shown in the drawing, their The inner dimensions correspond to the anchor foot to be produced, initially the cylindrical one Coil spring 13 is introduced and, if necessary, fixed in it. Then it will be the anchor rod 11 is introduced into the mold and fixed in it. Now in the form a mixture of liquid plastic, glass fibers and optionally of The hardener and accelerator are filled in and the plastic is hardened. After removing The shape of the anchor head 12 and its connection to the anchor rod 11 are established.

Die in den Figuren 3 und 4 dargestellt Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten dadurch, daß der Ankerkopf 14, wie in Figur 4 erkennbar, einen quadratischen Querschnitt aufweist und daß als Einlage eine kegelstumpfförmige, aus Stahldraht bestehende Spiralfeder 15 dient.The embodiment shown in Figures 3 and 4 differs from the first in that the anchor head 14, as can be seen in Figure 4, a has a square cross-section and that as an insert a frustoconical, the end Steel wire existing spiral spring 15 is used.

Bei der in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsform besitzt der Ankerfuß 16 einen runden Querschnitt und bildet so einen Zylinder, der von einer hohlzylindrischen Hülse 17 umgeben ist. Diese Hülse, die aus einem metallischen Werkstoff besteht, besitzt Gewinde sowohl auf ihrem Innenmantel als auch auf ihrem Außenmantel. Im übrigen befindet sich als Einlage im Ankerkopf 16 eine zylindrische aus Stahldraht bestehende Spiralfeder, wie sie in Figur 1 zu finden ist: Die Herstellung des Ankerkopfes gemäß Figur 5 erfolgt abweichend von der zu Figur 1 beschriebenen Herstellungsweise derart, daß die Hülse 17 als verlorener Teil der Herstellungsform dient. Zusätzlich ist ein Formboden erforderlich. Die Hülse 17 verbleibt also auf dem Ankerkopf 16. Ihr Außengewinde dient zur Aufnahme einer Ankermutter, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, während ihr Innengewinde eine kraftschlüssige Verbindung zum Ankerkopf 16 darstellt, so daß auch zwischen Hülse 17 und Ankerkopf 16 erhebliche Zugkräfte übertragen werden können, wie dies auch zwischen Ankerkopf 16 und Ankerstange 11 der Fall ist.Has in the embodiment shown in Figures 5 and 6 the anchor foot 16 has a round cross-section and thus forms a cylinder of a hollow cylindrical sleeve 17 is surrounded. This sleeve, which is made of a metallic Material consists, has threads both on its inner jacket and on its Outer jacket. In addition, there is a cylindrical insert in the anchor head 16 made of steel wire coil spring, as it can be found in Figure 1: The production of the anchor head according to FIG. 5 differs from that described for FIG Manufacturing method such that the sleeve 17 as a lost part of the manufacturing mold serves. A mold bottom is also required. The sleeve 17 remains open the anchor head 16. Its external thread is used to accept an anchor nut, which is inserted in the drawing is not shown, while its internal thread is a non-positive Connection to the anchor head 16 represents, so that between the sleeve 17 and anchor head 16 considerable tensile forces can be transmitted, as can also be done between the anchor head 16 and anchor rod 11 is the case.

Für die Herstellung der Ankerköpfe 12, 14 und 16 eignen sich Polyesterharze, wie sie auch zur Herstellung der Ankerstangen bekannt sind.Polyester resins are suitable for the manufacture of anchor heads 12, 14 and 16, as they are also known for the manufacture of anchor rods.

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Claims

Claims 1. Rock anchor with a reinforced glass fiber Plastic existing anchor rod and one attached to this, if necessary an anchor head having an external thread, d u r g e k e n n n z e i c h n e t that the anchor head (12, 14, 16) consists of glass fiber reinforced plastic, is cast on the anchor rod (11) and a substantially concentric to Anchor rod (11) extending insert (13, 15) made of a material of high tensile strength contains.

2. Rock anchor according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c It should be noted that the insert is a coil spring made of steel wire.

3. Mountain anchor according to claim 2, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t that the spiral spring (13) is cylindrical.

4. rock anchor according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the spiral spring (15) is frustoconical.

5. rock anchor according to one or more of claims 1 to 4, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the anchor head (14, 12) has a square or has a hexagonal cross-section.

6. rock anchor according to one or more of claims 1 to 4, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the anchor head (16) has a round cross-section and has an external thread.

7. rock anchor according to claim 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the external thread on a sleeve (17) surrounding the anchor head (16) is arranged from metallic material.

8. rock anchor according to claim 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the inner jacket of the sleeve (17) has unevenness.

9. Mountain anchor according to claim 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the inner jacket of the sleeve (17) is provided with a thread.