СИСТЕМА АНКЕРОВКИ И ПРИМЕНЕНИЕ АНКЕРНОГО СТЕРЖНЯ
ANCHORING SYSTEM AND ANCHOR ROD

Изобретение относится к системе анкеровки с признаками ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также к применению анкерного стержня с признаками ограничительной части пункта 8 формулы изобретения.
Системы анкеровки, в которых анкерный стержень закрепляется с помощью строительного раствора в отверстии в месте анкеровки, являются известными. Местом анкеровки является, например, кирпичная стена или бетонированная часть здания или здание. Понятие «отверстие» распространяется в целом на отверстие, независимо от способа его изготовления. В качестве строительного раствора применяют часто однокомпонентный или многокомпонентный строительный раствор на основе синтетической смолы. В данном случае под понятием «строительный раствор» следует в целом понимать отверждаемые массы. На заанкеренном в месте анкеровки анкерном стержне можно закреплять какой-нибудь предмет. Для стойкой к трещинам анкеровки необходимы специальные анкерные стержни. Под стойкостью к трещинам анкеровки понимается стойкость относительно возможного расширения отверстия вследствие образования трещин в основе анкеровки. Трещины могут образовываться, в частности, в зоне растяжения основания анкеровки, т.е. на нижней стороне потолка, моста или балки. Для этой цели применения известны анкерные стержни, которые имеют множество расположенных друг за другом в осевом направлении усеченных конусов на участке анкеровки. Участком анкеровки анкерного стержня является находящийся в отверстии участок анкерного стержня, который окружен строительным раствором. Усеченные конусы предпочтительно соединены друг с другом в единое целое и являются единой составляющей частью анкерного стержня. При нагрузке на растяжение анкерного стержня и расширении отверстия анкерный стержень перемещается на короткое расстояние в осевом направлении наружу из отверстия, и при этом сдвигаются усеченные конусы, которые действуют в качестве распорного тела и выдавливают окружающий их строительный раствор наружу. Строительный раствор расширяется и, соответственно, распирается, так что анкерный стержень остается закрепленным в основе анкеровки. Система анкеровки в данном случае считается стойкой к трещинам, если достигаемая нагрузка отказа основы анкеровки с трещиной (трещиной 0,5 мм) составляет, по меньшей мере, 80% от нагрузки, при которой происходит отказ системы анкеровки с основанием анкеровки без трещин, при этом предписания для испытаний требуют частичного выполнения этого 80% критерия лишь в отношении сравнения между отказом при трещине 0,5 мм и трещиной 0,3 мм.
В основу изобретения положена задача создания стойкой к трещинам системы анкеровки со строительным раствором, которая не требует специального анкерного стержня.
Эта задача согласно изобретению решается с помощью признаков пункта 1 и пункта 8 формулы изобретения. Система анкеровки согласно изобретению отвечает обоим условиям:
и
Обычно отверстие для анкеровки с помощью строительного раствора высверливают с диаметром, на 2 мм превышающим диаметр анкерного стержня. Верхнее предельное значение 0,85 в приведенном выше условии (II) дает при диаметре анкерного стержня, например, 12 мм примерно на 2 мм больший диаметр отверстия. Таким образом, идея изобретения состоит в том, чтобы сверлить отверстие с большим диаметром, чем было принято до настоящего времени (верхнее предельное значение приведенного выше условия (II) дает наименьший диаметр отверстия заданного условием (II) диапазона), т.е. создавать большее промежуточное пространство между анкерным стержнем и стенкой отверстия. В то время как можно было бы предположить, что как можно меньший зазор, т.е. как можно меньшее промежуточное пространство между анкерным стержнем и стенкой отверстия, будет обеспечивать лучшие параметры анкеровки, поскольку строительный раствор как наиболее слабый элемент системы анкеровки должен перекрывать лишь небольшое промежуточное пространство, было неожиданным образом установлено, что во всяком случае для стойкости относительно трещин большее промежуточное пространство между анкерным стержнем и стенкой отверстия, т.е. больший диаметр отверстия при заданном диаметре анкерного стержня, является более благоприятным, т.е. обеспечивает большее усилие отказа.
2
Однако недостаточно лишь просто увеличить диаметр отверстия, прочность строительного раствора также имеет значение для анкеровки. Прочность строительного раствора учтена в приведенном выше условии (I) напряжением сцепления. Напряжение сцепления (в Н/мм) является передаваемым в случае отказа с анкерного стержня на единицу площади строительного раствора усилием, при котором строительный раствор при заданных условиях (в частности, отношении диаметра анкерного стержня к диаметру отверстия) разрывается. Это напряжение сцепления измеряют в основе анкеровки без трещин. Напряжение сцепления не является зависящей исключительно от соответствующего материала постоянной материала, а зависит также от диаметра отверстия и глубины анкеровки. Оно вычисляется по формуле
Поэтому знаменатель соответствует так называемой поверхности сцепления. Было установлено, что система анкеровки при соблюдении указанных условий является стойкой к трещинам. При этом критерием стойкости к трещинам является то, что анкерный стержень в основе анкеровки с трещинами может выдерживать 80% нагрузки, которую он может выдерживать в основе анкеровки без трещин, прежде чем система анкеровки откажет, обычно за счет разрыва строительного раствора. При этом основой анкеровки обычно является бетон, который в случае разрыва имеет проходящую через отверстие трещину шириной 0,5 мм. Таким образом, отверстие расширяется на 0,5 мм перпендикулярно продольной средней плоскости.
Система анкеровки согласно изобретению имеет то преимущество, что она не требует специального анкерного стержня для стойкой к трещинам анкеровки.
Значение условия (I) предпочтительно выше и лежит примерно при 17-20 вместо, по меньшей мере, 14. Также ограничен диапазон приведенного выше условия (II) тем, что в качестве верхнего предельного значения выбирается, например, 0,7 вместо 0,85. Следует еще раз отметить, что меньшее верхнее предельное значение для условия (II) приводит к большему диаметру отверстия при заданном диаметре анкерного стержня. Минимальное промежуточное пространство между анкерным стержнем и стенкой отверстия увеличивается за счет указанного уменьшения диапазона.
2
2
2
Напряжение сцепления в предпочтительном варианте выполнения изобретения составляет, по меньшей мере, 6 Н/мм, предпочтительно 10 Н/мм, независимо от условия (I), которое предпочтительно также должно соблюдаться. Высокое напряжение сцепления является решающим в том смысле, что за счет применения простых анкерных стержней, независимо от выполнения условий (I) и (II), уже достигаются значительно более высокие значения удерживания в основе анкеровки с трещиной, чем этого следует ожидать из уровня техники (см., например, Eligehausen, Mallee. Техника крепления в бетонном и кирпичном строительстве, издательство Ernst&Sohn, 2000, в частности, стр. 182-185). Так, в экспериментах с высокими напряжениями сцепления, в частности свыше 10 Н/мм, было установлено, независимо от диаметра отверстия, неожиданно небольшое уменьшение рабочих характеристик в бетоне с трещинами по сравнению с бетоном без трещин. При этом под простыми анкерными стержнями понимаются такие анкерные стержни, которые можно изготавливать с помощью простых способов изготовления, в частности обработкой давлением. Они имеют в противоположность снабженным конусами специальным анкерным стержням в большинстве случаев значительно меньшую степень деформации при отношении минимального диаметра к максимальному диаметру в зоне анкеровки от 0,8 до 1, в частности от 0,85 до 0,95. При этом под зоной анкеровки понимается часть анкерного стержня, в которой по существу передаются усилия от анкерного стержня в отвержденный строительный раствор. Таким образом, независимо от условий (I) и (II) можно неожиданным образом обеспечивать очень хорошие значения удерживания в основе анкеровки с трещинами с нормированными резьбовыми стержнями, что до настоящего времени считалось невозможным. За счет выполнения условий (I) и (II) можно дополнительно улучшить этот показатель.
В качестве анкерного стержня можно применять любой анкерный стержень, он должен быть предпочтительно не гладкостенным, а профилированным. Анкерный стержень согласно изобретению является, например, усилительным или арматурным стержнем, например, так называемым стержнем Дивидэга (ребристым стержнем). Также резьбовой стержень является пригодным для системы анкеровки в качестве анкерного стержня профилированным стержнем.
Для центровки анкерного стержня в отверстии вплоть до отверждения строительного раствора в одном варианте выполнения изобретения предусмотрен центрирующий элемент. При этом речь может идти, например, о пластмассовой детали с упругими ребрами, которые центрируют анкерный стержень в отверстии. На анкерный стержень можно также насаживать пластмассовую гильзу, которая центрирует анкерный стержень на входе отверстия. Центрирующий элемент может быть предварительно смонтирован на анкерном стержне и образовывать маркировку глубины установки или упор для глубины установки. Центрирующий элемент обеспечивает остающееся постоянным по окружности расстояние между анкерным стержнем и стенкой отверстия и, тем самым, равномерную нагрузку строительного раствора, которая является предпосылкой для высокого усилия анкеровки.
В одном варианте выполнения изобретения на переднем конце анкерного стержня предусмотрена режущая кромка. Она может быть насажена или навинчена на анкерный стержень. Режущая кромка предусматривается, когда в отверстие устанавливается патрон строительного раствора, который за счет введения анкерного стержня в отверстие разрушается. Клиновидное острие облегчает разрушение патрона строительного раствора, вызывает распределение строительного раствора в отверстии и улучшает смешивание компонентов строительного раствора. Понятие «режущая кромка» следует понимать скорее как функциональное, а не геометрическое.
Ниже приводится подробное описание изобретения на основе изображенного на чертеже примера выполнения. На единственной фигуре показан осевой разрез системы анкеровки согласно изобретению.
Изображенная на чертеже система 1 анкеровки согласно изобретению имеет анкерный стержень 2, который с помощью строительного раствора 3 закреплен в отверстии 4 в основе 5 анкеровки. В качестве анкерного стержня 2 применен резьбовой стержень. Основа 5 анкеровки состоит, например, из бетона. Строительный раствор 3 предпочтительно является двухкомпонентным строительным раствором на основе синтетической смолы, но возможно применение также других синтетических смол или других строительных растворов, которые выполняют условия изобретения, в частности имеют достаточно высокое напряжение сцепления.
На анкерный стержень 2 насажена пластмассовая гильза 6, которая имеет две функции: при введении анкерного стержня 2 в отверстие 4 насаженную на анкерный стержень 2 пластмассовую гильзу 6 вдавливают во вход отверстия 4, и она удерживает анкерный стержень 2 центрально в отверстии 4. Таким образом, пластмассовая гильза 6 образует центрирующий элемент для анкерного стержня 2. Кроме того, пластмассовая гильза 2 образует маркировку глубины установки. Она насажена на анкерный стержень 2 в заданном месте и прилегает фланцем 7 на входе отверстия 4 к основе 5 анкеровки и тем самым ограничивает глубину установки. Пластмассовая гильза 6 может иметь не изображенное выходное отверстие для лишнего строительного раствора 3.
На передний, находящийся в отверстии 4 конец анкерного стержня 2 насажен или навинчен режущий элемент 8. Режущий элемент 8 имеет проходящую поперек или наклонно к оси отверстия 4 режущую кромку 9 или же острие. Режущая кромка 9 может быть в принципе выполнена также на переднем конце анкерного стержня 2. Она служит для разрушения патрона строительного раствора и смешивания и распределения содержащихся в патроне компонентов строительного раствора в отверстии 4. Такие, обычно состоящие из стекла и содержащие отдельно друг от друга два или более компонентов строительного раствора патроны сами по себе известны и не требуют здесь подробного описания. Строительный раствор 3 можно вводить в отверстие 4 и другим образом, например впрыскивать с помощью нагнетательного пистолета. В этом случае режущий элемент 8 не требуется.
2
Согласно изобретению строительный раствор 3 имеет напряжение сцепления, по меньшей мере, 6 Н/мм, при этом напряжение сцепления представляет собой отнесенную к площади сцепления разрушающую нагрузку, т.е. действующее на анкерный стержень 2 усилие растяжения, при котором строительный раствор 3 разрывается. Другими условиями системы 1 анкеровки согласно изобретению является то, что диаметр отверстия, разделенный на диаметр анкерного стержня и умноженный на напряжение сцепления, составляет, по меньшей мере, 14, предпочтительно между 17 и 20. Отношение диаметра анкерного стержня к диаметру отверстия составляет, по меньшей мере, 0,4 и максимально 0,85, предпочтительно максимально 0,7. Испытания (см. ниже) показали, что система 1 анкеровки при соблюдении указанных условий является стойкой к трещинам. Система 1 анкеровки рассматривается в качестве стойкой к трещинам, если нагрузка разрушения в основе 5 анкеровки с трещинами составляет, по меньшей мере, 80% нагрузки разрушения в основе 5 анкеровки без трещин, при этом основой 5 анкеровки является бетон. Трещина является параллельной трещиной, которая проходит через отверстие 5 в осевой плоскости и имеет ширину 0,5мм. Отверстие 4 расширяется поперек направления трещины на ширину трещины.
Испытания анкерного стержня 2 с диаметром М12 при глубине анкеровки 95мм и параллельной трещине шириной 0,5мм привели к получению указанных в таблице значений.
Анкерный стержень: резьбовой стержень М12
Глубина анкеровки: 95 мм
Строительный раствор: свежий FIS EM 390 S
Параллельная трещина шириной 0,5 мм
d<sub>m</sub>отв.
Нагрузка разрушения
Напряжение сцепления (d<sub>m</sub>отв.)
d<sub>m</sub>отв./d<sub>m</sub>анк.ст. · напряжение сцепления
d<sub>m</sub>отв./ d<sub>m</sub>анк.ст.
Примечания
14
36,0 кН
8,6 Н/мм<sup>2</sup>
10,1 Н/мм<sup>2</sup>
0,86
Не стойкая к трещинам
16
64,0 кН
13,4 Н/мм<sup>2</sup>
17,9 Н/мм<sup>2</sup>
0,75
Стойкая к трещинам
18
71,0 кН
13,2 Н/мм<sup>2</sup>
19,8 Н/мм<sup>2</sup>
0,67
Стойкая к трещинам
20
66,0 кН
11,1 Н/мм<sup>2</sup>
18,4 Н/мм<sup>2</sup>
0,60
Стойкая к трещинам
22
71,5 кН
10,9 Н/мм<sup>2</sup>
20,0 Н/мм<sup>2</sup>
0,55
Стойкая к трещинам
18
48,0 кН
8,9 Н/мм<sup>2</sup>
13,4 Н/мм<sup>2</sup>
0,67
Двойная продувкаНе стойкая к трещинам
В таблице показана тенденция, что большие диаметры отверстия приводят к стойкости к трещинам в соответствии с указанными выше критериями. Очистка отверстия также имеет решающее влияние на анкеровку, как показывает последняя строка таблицы. В данном случае отверстие два раза продували с помощью ручного продувочного устройства. В остальных испытаниях отверстие лучше очищали сжатым воздухом и/или щетками и за счет этого значительно повышали нагрузку разрушения.