DE69505800T2 - Ankerhülse - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verankerungshülse, die dazu bestimmt ist, eine Schraube in einem Bauelement aus Beton aufzunehmen, wobei die Hülse aus einem aus Kunststoff gefertigten rohrförmigen Körper besteht und innen ein dem Gewinde der Schraube entsprechendes Gewinde und aussen Umfangsvorsprünge, welche zur Verankerung und Lastverteilung dienen, sowie zwei Längsrippen aufweist, und wobei dieser Körper von einer metallischen Schale umgeben ist, die aus zwei auf den Längsrippen des aus Kunststoff bestehenden Körpers befestigten Halbschalen besteht, um ein diametrales Spiel zu erzeugen, das dazu bestimmt ist, die differentiellen Kunststoff-Metall-Beton-Ausdehnungen zu absorbieren.
• Verankerungshülsen dieses Typs werden in den Patenten FR 2 425 014 und 2 636 685 der Anmelderin beschrieben und können in ein Betonelement bei seiner Herstellung integriert oder bei einer Ausbesserung mit Harz oder rasch abbindendem Mörtel eingebettet werden. Diese Hülsen sind den Benutzern unter dem Warenzeichen PLASTIRAIL bekannt und werden vor allem zur Befestigung von Schienen auf Betonschwellen verwendet. Der Kunststoffkörper dieser Hülsen ist an seinem Ende geschlossen, und die metallische Schale umgibt vollständig den Kunststoffkörper, das heisst auch seinen oberen, nicht mit Gewinde versehenen Bereich und sein unteres Ende, obwohl diese Bereiche keine Beanspruchung durch die Schwellenschraube aushalten müssen. Diese Hülsen werden mit einem Stopfen geliefert, um zu verhindern, dass in die Hülse Wasser oder Fremdkörper wie Steine eindringen, die das Einschrauben einer Schwellenschraube in die Hülse behindern können und dadurch die Gefahr mit sich bringen, dass die Hülse zerplatzt und sich im Beton unter dem Druck der Schwellenschraube Risse bilden. Diese Stopfen sichern jedoch keine absolute Dichtheit, so dass Wasser in die Hülse eindringen und sich auf deren Boden ansammeln kann. Unter bestimmten klimatischen Bedingungen kann dieses Wasser gefrieren und einen Eispfropfen bilden, gegen den die Schwellenschraube bei ihrem Einschrauben in die Hülse stösst. Dieser Eispfropfen kann dann dieselbe Wirkung wie ein Stein haben, das heisst den Druck der Schwellenschraube auf die Hülse und den benachbarten Beton übertragen, was die Gefahr mit sich bringt, dass der ausgeübte Druck eine Rissbildung des Betons und einen Bruch des Gewindes der Hülse verursacht.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Risiken zu vermeiden und gleichzeitig die Kosten der Hülsen zu verringern.
• Zu diesem Zwecke ist die Verankerungshülse nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sich die metallische Schale nur über einen Teil des Kunststoffkörpers erstreckt, derart, dass wenigstens das geschlossene Ende dieses Körpers frei gelassen wird und dass das erwähnte geschlossene Ende zerstört werden kann.
• Die metallische Schale erstreckt sich vorzugsweise nur über die mechanisch erforderliche Höhe, das heisst um den mit Gewinde versehenen Teil des Kunststoffkörpers, was es erlaubt, die verwendete Metallmenge zu verringern, mit dem Ergebnis, dass der Selbstkostenpreis dieser Schale und damit der Endpreis der Verankerungshülse wesentlich verringert wird.
• Beim Einsetzen der Verankerungshülse in den Beton wird das untere Ende des Kunststoffkörpers zerstört, z. B. durch Perforieren, was ein Abfliessen des Wassers aus der Hülse erlaubt.
• Im Falle, dass das vorgefertigte Betonelement durch Giessen erhalten wird, kann das Perforieren mit einer an der Form befestigten Nadel erfolgen. Nach dem Ausformen hinterlässt diese Nadel einen Durchlass, der einen Ablaufkanal bildet.
• Gemäss einer Ausführungsform ist das untere Ende des Kunststoffkörpers mit einer Kappe aus einem z. B. durch ein geeignetes Lösungsmittel zerstörbarem Material verschlossen. Die Zerstörung dieser Kappe hinterlässt ferner einen Hohlraum, der unterhalb des Gewindeteils des Hülsenkörpers und unter dem tiefsten, von der Schraube oder der Schwellenschraube erreichten Punkt liegt, so dass ein Fremdkörper, z. B. ein Kieselstein, keine Wirkung auf die Verankerungshülse und den umgebenden Beton hat.
• Im Falle, dass die mit einer Kappe verschlossene Hülse in einer Form verwendet wird, die mit einer Nadel, wie vorstehend beschrieben, versehen ist, sticht die Nadel in die Kappe, so dass sich nach Zerstörung der Kappe ein Ablaufkanal im Beton bildet.
• Unter Berücksichtigung der Unterschiede in der Wärmeausdehnung zwischen dem Metall der metallischen Schale und dem Kunststoff des Hülsenkörpers ist es erforderlich, ein Spiel zwischen dem Körper und der metallischen Schale zu lassen. Bei der früheren, im Patent FR 2 425 014 beschriebenen Verankerungshülse wird dieses Spiel dadurch gewährleistet, dass auf dem Kunststoffkörper kreisförmige Abstandsvorsprünge geformt sind. Bei der Hülse nach der Erfindung wird dieses Ausdehnungsspiel vorzugsweise einfacher und wirkungsvoller durch Umfangsvertiefungen erreicht, die auf dem Körper in Höhe der zur Verankerung dienenden Umfangsvorsprünge, d. h. auf dem aktiven und funktionellen Teil der Hülse, geformt sind.
• Die beigefügte Zeichnung zeigt beispielsweise zwei Ausführungsformen der Erfindung.
• Fig. 1 ist eine Ansicht einer in einem Bauelement aus Beton versenkten Verankerungshülse im axialen Halbschnitt, gemäss einer ersten Ausführungsform.
• Fig. 2 ist ein transversaler Halbschnitt gemäss II-II der Fig. 1 und gemäss einer vertikalen Symmetrieebene.
• Fig. 3 ist ein Axialschnitt einer zweiten Ausführungsform.
• Fig. 4 ist ein Querschnitt gemäss IV-IV.
• Die Verankerungshülse nach Fig. 1 besteht aus einem rohrförmigen Körper 1 aus thermoplastischem Kunststoff, z. B. aus glasfaserverstärktem Polyamid, und hat innen auf dem grössten Teil ihrer Länge ein trapezförmiges Gewinde 2 analog dem trapezförmigen Gewinde einer nicht dargestellten Schwellenschraube. Der Körper 1 hat im oberen Bereich einen innen glatten zylindrischen Teil und ist um seinen Gewindeteil herum mit mehreren Umfangsvorsprüngen 4 versehen, deren Querschnitt die Form eines Dreiecks mit abgerundetem Scheitel hat, derart, dass jeder Vorsprung oben durch eine erste kegelstumpfförmige Fläche 5 und unten durch eine zweite kegelstumpfförmige Fläche 6 begrenzt ist, die stärker als die Fläche 5 geneigt ist, deren Neigung ungefähr 30º relativ zu einer senkrecht zur Hülsenachse orientierten Ebene beträgt. Die kegelstumpfförmigen Flächen 5 dienen dazu, die Kräfte zweckmässig zu verteilen und auszurichten, wie im Patent FR 2 636 685 beschrieben. Das untere Ende des rohrförmigen Körpers 3 ist durch eine Kappe 7 verschlossen, die das kegelstumpfförmige Profil des Endes des Körpers 1 verlängert. Diese Kappe 7 besteht aus einem z. B. durch Auflösung zerstörbarem Material geringer Dichte, z. B. aus expandiertem Polystyrol.
• Der Körper 1 ist auf dem grössten Teil seiner Länge von einer Schale 3 aus Stahl umgeben, die aus zwei Halbschalen 8a und 8b (Fig. 2) besteht, welche sich den Umfangsvorsprüngen 4 anschmiegt. Die Halbschalen 8a und 8b weisen umgebogene vertikale Ränder 9a und 9b auf, mit deren Hilfe die Halbschalen mittels einer Art Schliesskopf auf zwei diametral gegenüberliegenden Längsrippen 10 des Körpers 1 befestigt sind. Die Halbschalen befinden sich in Kontakt mit den kegelstumpfförmigen Flächen 5, weil sie Übergangsflächen zwischen der Hülse und dem Beton bilden, während ein Ausdehnungsspiel 11 zwischen dem Körper 1 und der metallischen Schale 8 durch Umfangsvertiefungen 6 in den kegelstumpfförmigen Flächen 5 gebildet wird. Diese Vertiefungen oder Eindrücke lassen sich auf leichte Weise durch Giessen erhalten. Das Ausdehnungsspiel 11 ist nur in den Nutzzonen vorgesehen, und die metallische Schale 8 erstreckt sich nur über etwa 2/3 der Gesamtlänge des Körpers 1, was es erlaubt, die Kosten der Verankerungshülse wesentlich zu senken. Der obere Bereich 3 dieser Hülse und ihr kegelstumpfförmiges unteres Ende unterliegen keiner Beanspruchung, so dass eine metallische Umhüllung dieser Teile nicht nötig ist.
• Im folgenden wird eine Anwendung der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Verankerungshülse beschrieben.
• Im betrachteten Falle wird die Verankerungshülse in ein vorgefertigtes Betonelement, z. B. eine Eisenbahnschwelle, beim Giessen derselben eingebettet, indem die konventionellen und bekannten Befestigungselemente am Boden der Form verwendet werden. Nachdem die Verankerungshülse am Boden 12 der Form mittels eines Bolzens 16 befestigt worden ist, wird eine fest an einem speziellen Halter 17 angebrachte Nadel 13 im oberen Bereich der Form derart angeordnet, dass diese Nadel wenigstens näherungsweise axial in die Kappe 7 sticht. Dieser Einstich erfordert keinerlei Genauigkeit. Man giesst nun den Beton in diese Form. Beim Ausformen bleibt durch das Herausziehen der Nadel 13 ein in die Kappe 7 eindringender Kanal zurück.
• Dann entfernt man die Kappe 7 aus expandiertem Polystyrol durch Auflösen, z. B. mittels einiger Tropfen Trichloräthylen. Die Beseitigung der Kappe hinterlässt einen Hohlraum, der mit dem von der Nadel 13 erzeugten Kanal in Verbindung steht, welcher einen Ablaufkanal für das in die Verankerungshülse eingedrungene Wasser darstellt. Die mehr oder weniger gute Dichtheit des provisorischen Stopfens spielt also keine Rolle mehr.
• Wenn ein kleiner Stein oder dergleichen in die Verankerungshülse eingedrungen ist, dann fällt dieser in den von der Kappe 7 freigegebenen Hohlraum, ohne die Gefahr, dass das Ende der Schwellenschraube bei deren Einschrauben in die Hülse diesen Fremdkörper erreicht.
• Wenn die Verankerungshülse in ein bestehendes Betonelement durch Ausbohren des Beton und Einsetzen der Hülse mittels Klebung eingefügt wird, dann wird die Kappe auf die gleiche Weise entfernt. Im Falle einer Kappe aus expandiertem Polystyrol, welche mittels Trichloräthylen beseitigt wird, ist das Reaktionspro dukt sehr flüchtig, so dass die Kappe praktisch momentan verschwindet.
• Die Kappe 7 kann aus beliebigem Material bestehen, welches durch ein den Kunststoffkörper der Hülse nicht angreifendes Mittel zerstörbar ist.
• Die metallischen Halbschalen können durch Klemmen befestigt sein.
• Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4, in denen die der ersten Ausführungsform entsprechenden Teile mit denselben Bezugszeichen, ergänzt durch das Zeichen ', bezeichnet sind, ist die Kappe 7 durch eine einteilig mit dem Kunststoffkörper 1' gebildete dünne Wand 7' ersetzt, die leicht perforierbar ist. Die metallische Schale 8' besteht aus zwei gleichen Halbschalen 8'a und 8'b, die durch eine Bördelverbindung befestigt sind, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Herstellung dieser Verankerungshülse ist auf diese Weise unter Einsparung von Metall vereinfacht, wobei jedoch die bekannten Vorteile der Hülse PLASTIRAIL beibehalten sind.
• Diese Verankerungshülse kann in der gleichen Weise wie die in Fig. 1 gezeigte Hülse verwendet werden, das heisst in einer Form mit einer Nadel 13, welche die dünne Wand 7' durch Perforation zerstört, so dass nach dem Ausformen ein mit dem Inneren der Hülse in Verbindung stehender Ablaufkanal verbleibt.

Claims (10)

1. Verankerungshülse, die dazu bestimmt ist, eine Schraube in einem Bauelement aus Beton aufzunehmen, wobei die Hülse aus einem aus Kunststoff gefertigten rohrförmigen Körper (1) besteht, welcher an einem seiner Enden geschlossen ist und innen ein dem Gewinde der Schraube entsprechendes Gewinde (2) und aussen Umfangsvorsprünge (4), die zur Verankerung und Lastverteilung dienen, sowie zwei Längsrippen(10) aufweist, und wobei dieser Körper von einer metallischen Schale (8) umgeben ist, die aus zwei auf den Längsrippen des aus Kunststoff gefertigten Körpers befestigten Halbschalen (8a, 8b) bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass sich die metallische Schale (8) nur über einen Teil des Körpers (1) aus Kunststoff erstreckt, derart, dass wenigstens das geschlossene Ende dieses Körpers frei gelassen wird, und dass das erwähnte geschlossene Ende zerstört werden kann.

2. Verankerungshülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das geschlossene Ende des rohrförmigen Körpers aus Kunststoff durch eine Kappe (7) aus zerstörbarem Material verschlossen ist.

3. Verankerungshülse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1) aus Polyamid und die Kappe aus expandiertem Polystyrol besteht.

4, Verankerungshülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das geschlossene Ende des rohrförmigen Körpers aus Kunststoff durch eine Wand (7') verschlossen ist, welche relativ zur Dicke der rohrförmigen Wand des Körpers dünn ist.

5. Verankerungshülse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die metallische Schale (8) ausschliesslich um die Umfangsvorsprünge (4) und den Gewindeteil des Körpers aus Kunststoff erstreckt.

6. Verankerungshülse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die metallische Hülse (8) über eine Länge erstreckt, die ungefähr gleich 2/3 der Länge des Körpers aus Kunststoff ist.

7. Verankerungshülse nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halbschalen (8a, 8b) identisch sind.

8. Verankerunghülse nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Körper aus Kunststoff und der metallischen Hülse ein radiales Dilatationsspiel (11) vorgesehen ist, welches durch Umfangsvertiefungen des Körpers (1) in Höhe der peripheralen Verankerungsvorsprünge gewährleistet ist.

9. Verfahren zur Verwendung der Verankerungshülse nach Anspruch 1 in einem durch Giessen erhaltenen Betonelement, dadurch gekennzeichnet, dass man zunächst die Verankerungshülse in der Form befestigt und dann eine Nadel (13) wenigstens näherungsweise in der Hülsenachse derart anordnet, dass diese Nadel das geschlossene Ende des rohrförmigen Körpers aus Kunststoff perforiert, so dass man nach dem Entformen und der vertikalen Positionierung der Hülse, mit dem perforierten Ende nach unten, einen Entleerungsschacht unter dem perforierten Ende der Hülse erhält.

10. Verfahren zur Verwendung der Verankerungshülse nach einem der Ansprüche 5 oder 6 in einem Bauelement aus Beton, dadurch gekennzeichnet, dass man nach Befestigung der Verankerungshülse im Beton die Kappe (7) mittels eines Lösungsmittels entfernt.