(57)【要約】  本発明は、固定対象（２）を基礎（３）に固定するためのアンカに関する。このようなアンカ（４）の、地震の際の横力の吸収能力を改善するために、本発明によれば、アンカ（４）は、伝達装置（１４）を有しており、つまり、このアンカ（４）によって固定された固定対象（２）の、基礎（３）に対する相対的で、かつアンカ（４）の縦軸線に対する横運動が、主にアンカの軸方向に作用するプリロードを増加させるように伝達装置（１４）を有している。
2010507029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定対象（２）を基礎（３）に固定するためのアンカにおいて、
当該アンカ（４）は、次のように伝達装置（１４）を有しており、つまり、当該アンカ（４）によって固定された前記固定対象（２）の、前記基礎（３）に対して相対的で、かつ当該アンカ（４）の縦軸線に対する横運動によって、主に当該アンカ（４）の軸方向に作用するプリロードが増加するように、伝達装置（１４）を有していることを特徴とするアンカ。
【請求項２】
当該アンカ（４）は、横力エレメント（２４）を有しており、該横力エレメントは、当該アンカ（４）が横力によって破損する前に破損するようになっていることを特徴とする、請求項１記載のアンカ。
【請求項３】
前記横力エレメント（２４）は、目標破断箇所（２５）を有していることを特徴とする、請求項２記載のアンカ。
【請求項４】
当該アンカ（４）は、次のように戻しエレメント（２７）を有しており、つまり、当該アンカ（４）によって固定された前記固定対象（２）の、前記基礎（３）に対する相対的で、かつ当該アンカ（４）の縦軸線に対する横運動によって、該運動に対抗する、前記固定対象（２）への戻し力が形成されるように、戻しエレメント（２７）を有していることを特徴とする、請求項１記載のアンカ。
【請求項５】
前記伝達装置（１４）は、当該アンカ（４）の固定区分（１１）と前記固定対象（２）との間に滑り軸受（２８）を有していることを特徴とする、請求項１記載のアンカ。
【請求項６】
前記滑り軸受（２８）は、球面状の複数の滑り面（１９）を有していることを特徴とする、請求項５記載のアンカ。
【請求項７】
前記滑り軸受（２８）は、前記滑り面（１９）を有しており、該滑り面（１９）は、研磨されていて、かつ／または被覆されており、かつ／または前記滑り面（１９）の間に潤滑剤が設けられていることを特徴とする、請求項５記載のアンカ。
【請求項８】
前記伝達装置（１４）は、軸方向に作用するばねエレメント（１５）を有していることを特徴とする、請求項１記載のアンカ。
【請求項９】
前記ばねエレメント（１５）は、当該アンカ（４）の前記固定区分（１１）と前記滑り軸受（２８）との間に配置されていることを特徴とする、請求項５および８記載のアンカ。
【請求項１０】
当該アンカ（４）は、当該アンカ（４）によって固定された前記固定対象（２）の、前記基礎（３）に対して相対的な運動と、当該アンカ（４）の縦軸線に対する横運動とを減衰するための緩衝エレメント（２６）を有していることを特徴とする、請求項１記載のアンカ。
【請求項１１】
前記伝達装置（１４）は、固定しようとする前記固定対象（２）の凹み（２１）に嵌込可能なユニット（２２）の形状を有していることを特徴とする、請求項１記載のアンカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の、固定対象を基礎に固定するためのアンカに関する。
【０００２】
固定対象を基礎に固定するためには、ボルト、プラグとも呼ばれる種々のアンカが知られている。こうしたアンカは、拡開して定着するもの、穿孔内で定着されるもの、および硬化性材料によって基礎内で定着されるものに類別することができる。さらに、穿孔を通って亀裂が延在する場合に後拡張できるようにプラグを構成することが公知である。このようなアンカは、特に、基礎の引張域、たとえばコンクリート基礎の下部に固定するのに適している。地震による比較的大きな荷重の掛かる場合でも破損しないようにアンカを改良することが、ますます求められている。この場合、アンカの破損は、主として横荷重、つまりアンカの縦軸線に対して横向き、つまり一般的に基礎の表面に対して平行の、基礎に対する固定対象の相対的な運動によって起こる。静止状態で、ボルトが軸方向に基礎に対してプリロードを掛けられていて、このプリロードによって固定対象を基礎の表面に対して押し付けることによって、ボルトのこのような横荷重は、十分に回避される。この場合に生じる面の垂直力によって、面に平行な摩擦力が形成され、この摩擦力は、固定対象に生じ得る横力に対抗することができる。たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１３４８０９号明細書から、固定対象と基礎との間に摩擦力増加エレメントを挟み込むことが公知であり、これによって、この領域における横力の吸収能力が改善される。それでも、地震発生時のような、強い衝撃的な荷重が生じ、これと同時に、基礎において亀裂により穿孔が拡張する場合には、前掲の明細書に開示されているように、アンカは、軸方向に移動可能である。このことは、一般的に、アンカの後拡張にとって必要である。しかしながら、別の手段を用いなければ、アンカのプリロードは弱まり、その結果、固定対象と基礎との間の摩擦力は減少し、基礎に対する固定対象の移動が生じる。このことによって、アンカが破損する上で問題となる、アンカの横荷重が生じる。この作用に対抗するために、アンカと固定対象との間にばねエレメントを設けることができる。これについては、たとえば、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３３３１０９７号明細書に挙げられている。このばねエレメントがプリロードを部分的に保持していたとしても、衝撃的な荷重が生じる場合の破損には、十分には対処することができない。したがって、静止状態で、ばねエレメントによって作用する軸力は、アンカの軸方向の耐荷重能力に基づいて制限されなければならない。というのも、そうでなければ、横力によってアンカが破損する代わりに、軸力によってアンカが破損する恐れがあるからである。
【０００３】
したがって、本発明の課題は、アンカを改良して、比較可能な寸法設定の場合に、特に地震の際の比較的強い荷重を吸収できるものを提供することである。
【０００４】
本発明によれば、この課題は、請求項１の特徴部に記載のアンカによって解決される。本発明は、基礎に対する固定対象の横運動が、結局は防止できないという点から出発する。本発明によれば、アンカは伝達装置を有しており、この伝達装置は、横運動を、比較的高いプリロード、つまりアンカに掛かる軸力に移す。したがって、このような横運動が生じると、専ら伝達装置によってプリロードが高められ、このために追加的なばねエレメントは不可欠ではない。プリロードの増加によって、固定対象と基礎との間の垂直力が高まり、したがって、固定対象と基礎との間の移動に対抗する摩擦力が高まる。したがって、一種の制動作用が形成され、この制動作用は、理想的には、固定対象の移動が増加するにつれ、プリロードが比例的に、またはそれ以上に増加するように形成される。この場合、当然、アンカと固定対象との間にある程度の半径方向の遊びを形成する必要があるので、少なくとも僅かな移動によって、アンカと固定対象との間で半径方向の接触が生じて、この運動が止まる前に、この箇所で直に横力が伝達することはない。
【０００５】
アンカに掛かる全ての横力がアンカの破損をもたらすわけではないので、アンカは、有利には、問題となる横力が到来すると破損する横力エレメントを有しており、つまり、横力エレメントは、アンカが横力に起因して破損する前に、基礎に対して相対的な固定対象の運動を解放する。このために、横力エレメントは、たとえば目標破断箇所を有している。
【０００６】
有利には、アンカは、その他に、戻しエレメントを有しており、この戻しエレメントによって、理想的な場合、固定対象は、元の位置から移動した後に、再び元の位置に戻る。戻しエレメントは、固定対象に、固定対象の最初の移動に対抗する戻し力を及ぼす。
【０００７】
本発明によれば、伝達装置として、アンカの固定区分と固定対象との間に、滑り軸受が設けられている。アンカの固定区分とは、基礎内の穿孔から突出する部分を意図しており、ここでは特に、アンカのシャフトに螺着されたナット、またはアンカと一体的なねじ頭を言う。滑り軸受は、望ましくは固定区分と固定対象との間の運動を所望に容易にする。したがって「滑り軸受」という概念は、狭義に解釈すべきではなく、所望の可動性に関して広く理解すべきである。したがって、たとえば転がり軸受も含まれるものとする。有利には、滑り軸受は、球面状の滑り面を有している。この場合、滑り面は、基礎に向かって凹状に形成されている。球面状の滑り面は、簡単な幾何学形状の利点を有しており、この幾何学形状によって、固定対象が基礎の表面に向かっていかなる運動を行う場合でも、この運動は、軸方向の運動に伝達される。可能な限り良好な滑り特性を得るために、滑り面は、研磨し、かつ／または被覆することができる。滑り面の間に潤滑剤を設けてもよい。
【０００８】
衝撃的な荷重が掛かる際にアンカのプリロードを可能な限り良好に維持するために、アンカの有利な構成によれば、伝達装置に対して追加的に、アンカの固定区分と滑り軸受との間にばねエレメントが設けられている。適切な調整が為されると、この組み合わせによって、全く異なる横力と軸力とが生じる際の動作を最適化する、特に有利な構成が得られる。有利には、ばねエレメントは、アンカの固定区分と滑り軸受との間に配置されている。
【０００９】
ばねエレメントに対して選択的に、または有利には追加的に、緩衝エレメントを設けることができ、この緩衝エレメントは、アンカに対する固定対象の横運動を減衰する。この緩衝エレメントは、たとえば、球面状の軸受シェルとアンカのシャフトとの間、または上述のばねエレメントに対して平行に配置することができる。「平行」が意味するのは、ばねエレメントの作用と同一方向ということであり、したがって、たとえばばね−緩衝器−エレメントの組み合わせを設けることができる。複数箇所で緩衝エレメントを組み合わせることもできる。
【００１０】
有利には、伝達装置は、固定しようとする固定対象の凹みに嵌め込むことのできる、ユニットの形状を有している。つまり、固定対象の製造者は、たとえば、規定の直径を有する１つの貫通孔を形成すればよい。
【００１１】
以下に、本発明の実施例を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例を、取付状態で示す断面図である。
【図２】図１と同様の実施例を、固定された固定対象の移動した後の状態で示す断面図である。
【００１３】
図１に示した固定アセンブリ１は、固定対象２を基礎３に固定する。このために、固定アセンブリ１は、縦長のシャフト５を備えたアンカ４を有しており、このシャフト５は、基礎３に設けられた穿孔６に差し込まれている。シャフト５の、穿孔６に差し込まれた部分は、定着区分７を形成している。本実施例においては、この定着区分７は、特に、アンカ４の差込方向に拡張して延びる複数のコーン８によって形成されている。定着区分７は、硬化性材料９によって取り囲まれており、したがって化学的な定着部である。コーン８は、穿孔が拡大した場合に、アンカ４の後拡張または後伸張を許容する。化学的な定着部の代わりに、同様に機械的な定着部を用いても良く、つまり、例えば拡張作用を有するアンカまたはアンダカットアンカを用いても良い。アンカ４の、定着区分７とは反対側の端部１０に、アンカ４は、固定区分１１を有している。固定区分１１は、雄ねじ１２ならびに雄ねじ１２に螺着されたナット１３によって形成されている。固定区分１１と固定対象２との間には、変換装置としての伝達装置１４だけでなく、ばねエレメント１５が二重の皿ばね１６として配置されている。ナット１３は、基礎３に向かって、ばねエレメント１５に支持されている。ばねエレメント１５には、伝達装置１４が、軸方向での二重の軸受シェル１７、１８として続いている。軸受シェル１７、１８は、互いに向き合った球面状の滑り面１９を有していて、共に滑り軸受２８を形成している。滑り面１９は、基礎３に向かって凹状に形成されている。言い換えれば、ばねエレメント１５に向いた第１軸受シェル１７は、凸状に成形されているのに対し、基礎３に向いた第２軸受シェル１８は、凹状に成形されている。第２軸受シェル１８は、外周２０で、固定対象２の凹み２１に嵌め込まれている。嵌込は、緩い嵌め合いまたは押し嵌めであってよい。考えられる別の構成では、第１軸受シェル１７と共にユニット２２を形成する第２軸受シェル１８が、固定対象２に溶接されている。同様に、ねじ結合または接着も考えられる。球面状の滑り面１９の外縁部２３で、第２軸受シェル１８は、突起としての複数の横力エレメント２４を有しており、これらの横力エレメント２４は、滑り面１９によって規定された球面に突出している。横力エレメント２４は、目標破断箇所２５を介して、第２軸受シェル１８と一体的に結合されている。第１軸受シェル１７は、横力エレメント２４に当接しているので、比較的大きな力が作用することなく、両軸受シェル１７、１８は、互いに不動に保持される。さらに、アンカ４のシャフト５と第２軸受シェル１８との間のリング状の中間室に、緩衝エレメント２６が配置されている。この緩衝エレメント２６は、半径方向内向きにシャフト５に支持されていて、かつ半径方向外向きに第２軸受シェル１８に支持されている。
【００１４】
固定アセンブリ１は、ばねエレメント１５が荷重を掛けられた状態で取り付けられ、つまり、ナット１３は規定のトルクで緊締される。したがって、アンカ４は、軸方向でプリロードすなわち予荷重を掛けられている。ナット１３によって、この力は、ばねエレメント１５を介して、両軸受シェル１７、１８に伝達され、さらに固定対象２に伝達されるので、この固定対象２は、基礎３に対して押圧される。この押圧によって、固定対象２に横力、つまりアンカ４の縦軸線に対して横方向に作用する力が生じる場合に、この横力は、基礎３と固定対象２との間の摩擦力によって補償される。この場合、アンカ４に横力は作用しない。横力が更に増大すると、この横力は、誘起された摩擦力を上回る可能性がある。この場合、力は、軸受シェル１７、１８から横力エレメント２４を介して伝達される。第１軸受シェル１７から、力は、ばねエレメント１５を介して、アンカ４に伝達される。たとえば地震に起因してさらに横力が増大すると、少なくとも横力エレメント２４は目標破断箇所２５で破断するので、軸受シェル１７、１８は、伝達装置１４の機能を担うことになる。したがって、図２に示した、固定アセンブリ１が変位した配置となる。固定対象２は、第２軸受シェル１８と共に、基礎３に対して、かつアンカ４の別の部分に対して変位されている。滑り面１９の球面形状によって、第１軸受シェル１７は、滑り面１９の中心点を中心として、第２軸受シェル１８に対して回動している。これによって、第１軸受シェル１７は、大体においてナット１３に向かって移動し、これによって、ばねエレメント１５は、さらに強く圧縮される。したがって、アンカ４に掛かる、軸方向に作用するプリロードは増加する。図２に示した、ばねエレメント１５の不均等な変形によって、厳密に言えば、シャフト５の僅かな曲げ荷重も生じる。しかしながら、この曲げ荷重は、軸方向に作用するプリロードと比べて小さく、特に、背景技術より公知の、アンカのシャフトに及ぼされる固定対象の、直に半径方向に作用する横力作用と比べて極めて小さい。
【００１５】
図２に示した状態では、ばねエレメント１５は、同時に戻しエレメント２７として作用する。軸受シェル１７、１８ならびに固定対象２と基礎３との間において理想的な滑り特性の存在を前提とするならば、ばねエレメント１５は、外側から固定対象２に横力が作用しなくなると、直ちに図１に示した状態への戻し運動を及ぼす。したがって、図１に示した状態から、図２に示した状態への運動の際には、既に、ばねエレメント１５は、戻しエレメント２７として作用する。なぜなら、ばねエレメント１５は、摺動運動に対抗するからである。さらに、摺動過程で圧縮される緩衝エレメント２６が、摺動に対抗する。これによって、特に、衝撃に起因するピーク荷重を減少させることができる。原則的に、上述の戻し運動を助成するために、滑り層などが、固定対象２と基礎３との間に設けられる。確かに、滑り層を設けることは、固定対象２と基礎３との間の摩擦作用を介して及ぼされる上述の横力の伝達に対抗する。しかしながら、この作用は、比較的小さな荷重にとって有意義であり、したがって固定対象２と基礎３との間の滑り層は、それほど有利なものではない。
【００１６】
固定対象２に横力が作用する場合、上述の過程に対して追加的または選択的に、基礎３に生じる亀裂形成の結果として、穿孔６の拡張が起こり得る。コーン８と、アンカ４に掛かるプリロードとに基づいて、アンカ４は、穿孔６から離間する方向で僅かに引っ張られると、後拡張する。つまり、アンカ４は、硬化された材料９の内部で再び保持される。固定対象２における強い横力を伴って、基礎３内に亀裂形成が生じる場合、伝達装置１４によるプリロードの増加は、半径方向に直にシャフト５に掛かる横力の伝達を回避するために極めて重要である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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