DE8808245U1

DE8808245U1 - Verankerungsvorrichtung zur Befestigung an mineralischen Leichtbaustoffen

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Publication number: DE8808245U1
Application number: DE8808245U
Authority: DE
Original assignee: Hebel Holding 8080 Fuerstenfeldbruck De GmbH
Current assignee: Hebel Holding 8080 Fuerstenfeldbruck De GmbH
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1989-10-26
Also published as: DE3821683C2; DE3821683A1

Description

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Verankerungsvorrichtung zur Befestigung an mineralischen Leichtbauatoffen.

Die Erfindung betrifft eine Verankerungsvorrichtung zur Befestigung an mineralischen Laichtbaustaffen, wie Gasbeton oder dgl., mit einer Verankerungsplatte, die eine an die oberfläche des Leichtbaustoffes, gegebenenfalls

auch versenkt, anlegbare Stützfläche, mehrere Durchgangsbohrungen und ein Verankerungsgeuiinde oder ein sonstiges Verankerungselement aufweist, und mit mehreren in die
Dui-chgangsbohrungen einzusetzenden und in den mineralischen Leichtbaustoff einbringbaren Bafestigungsmitteln.

Es sind zahlreiche unterschiedliche Verankerungsmittel
auf dem Markt, uielche mehr oder weniger große Nachteile aufuieisen, da diese auf die materialspezifischen Eigenschaften der mineralischen Leichtbaustoffe, z.B. Gasbeton, Kalksant -Leichtstein, Leichtbeton, nicht optimal
abgestimmt

Bei einer bekannten Verankerungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art (Loden-Schwerlastanker UJS) sind in reiner

runden Verankerungsplatte vier zylindrische Durcfrgangsbohrungen in gleichen Umfangaiuinkelabständen vorgesehen. Die Achse jeder dieser Durchgangsbahrungen schließt mit der Achse der Verankerungsplatte einen Dinkel von ca. ein. In die Durchgangsbohrungen können Metallbolzen gesteckt werden, die nacheinander mittels eines Hammers in den Leichtbaustoff eingeschlagen werden. Die Metallbolzen greifen liierbei mit sehr geringem Spiel in die Durchgangsbohrungen ein, wodurch sie beim Einschlagen nicht
nur geführt werden, sondern nach dem Einschlagen auch

in einer räumlich gespreizten Stellung gehalten werden. Diese räumliche Spreizung der vier Metallbolzen bewirkt die Verankerung, denn die glätten Metallbolzen selbst
haben gegenüber dem Leiühtbaustoff nur eine geringe Haft-

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reibung. Beim Einschlagen der Metallbolzen wird das Gefüge des Leichtbaustaffes gestört, was die Verankerungskräfte negativ beeinflußt und dadurch nur mittlere Tragkräfte ermöglichen. Hinzu kommt noch, daß das Einschlagen der Metallbalzen Kraft und Geschicklichkeit erfordert, insbesondere weil die Metallbolzen in vier verschiedene Richtungen geschlagen werden müssen.

Bei Verbund- bzw. Injektionsankern, wie auch Kleberankern, wird in den Leichtbaustoff zunächst ein Lach geschlagen

oder gebahrt, dann Mörtel oder Klebstoff in da» Loch ein- \ gebracht und schließlich als Verankerungselement eine Ge-

j ujindestange in den nach flüssigen Mörtel bzoi. Klebstoff

eingeschraubt. Diese Systeme £>ind teuer und äußerst zeit-

j 15 aufwendig im Einbau und weisen nur eine geringe nutzbare

j_ Verankerungskraft auf. Diese Anker können erst nach einer

f* bestimmten Aushärtezeit des Mörtels oder Klebers belastet

! werden, was die Montagearbeiten sehr stark behindert. Bei

niedrigen Temperaturen ist die Aushärtezeit sehr lange 2D bzw. tritt eine Aushärtung überhaupt nicht ein.

Es gibt auch Dübel mit mechanischem Formschluß. Das Prinzip aller mit Formschluß arbeitender Veranke.jngssystertip be-

:,· steht darin, daß durch Hinterschneiden, das Ausfahren von

-< 25 Krallen und ähnlichen Mitteln, die Kraft in den mineralifl sehen Leichtiiaustoff eingeleitet wird. Diese Systeme haben

zum Teil gute Verankerungskräfte, sind jedoch teuer in der Herstellung und aufwendig in dsr Monatags, Außerdem weisen sie einen großen Schlupf auf. Unter Schlupf versteht man den lileg, um den der Dübel unter Höchstldst aus dem Leichtbaustoff herausgezogen wird.

Weiterhin sind sogenannte Spreizdübel bekannt, die beim Eindrehen van Schrauben auseinandergespreizt werden, uiodurch mittels der Haftreibung im Bohrloch die Verankerung erreicht wird. Da der Spreizdruck den mineralischen Leietit-

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baustoff Btark belastet, 1st ganz besondere auf die Einhaltung entsprechend großer Randabstände bzw. großer Abstände zwischen den Dübeln zu achten.

Schließlich sind auch noch Einsnhraubdübel bekannt (vgl. DE-^PS 22 56 938 und 2h 19 111)* Bei diesen aus Kunststoff bestehenden Dübeln wird zunächst ain Loch in den Leichtbaustoff gebohrt und dann wird der mit einem Außengewinde versehene Dübel mittels eines speziellen Werkzeuges in das Bohrloch eingedreht oder eingeschlagen» Anschließend wird in den Dübel eine Uerankerungsachraube eingeschraubt. Die Montage des Dübels ist jedoch umständlich und zeitraubend, da zunächst ein Loch vorzubohren ist, um dann den Dübel im Ankergrund versenken zu könnefr.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Verankerungsvorrichtung zur Befestigung an mineralischen Leichtbaustoffen, ule Gasbeton oder dgl., der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einfach im Aufbau und in der Herstellung ist und sich leicht montieren läßt, sowie eine hohe Verankerungskraft bei geringem Schlupf aufweist und deren zulässige Belastbarkeit sich in einfacher Weise den Erfordernissen anpassen läßt.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht* daß die Befestigungsmittel oelbstschneidende Schrauben mit möglichst dünnem, zylindrischen Schraubenkern sind, daß die Durchgangsbohrungen achsparallel zueinander und senkrecht zur Stützfläche verlaufend vorgesehen sind, und jjaß die Durchgangsbohrungen in geringem gegenseitigen Achssbstand angeordnet sind, der mindestens so groß ist, wie der Schraubenkopfdurchmesser bzw. maximal das &THgr;- bis 10-fache des Schraubendurchmessers beträgt.

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Diese neue Werankerurigsvorrichtung let preiswert in der Herstellung, denn die ebene Verankerungsplatte kann in einfacher Weise hergestellt werden* Hierbei wirkt es sich als vorteilhaft aus, daß die Durchgangsbohrungen achsparallel zueinander und Bertkrecht zur Stützfläche v/erlaufend vorgesehen sind. Auch die Montage der heuen Verankerungsvorrichtung ist einfach. Die Verankerungsplatte wird an der gewünschten Stelle auf den Leichtbaustoff aufgesetzt bzuj. in einer vorher eingebrachten Vertiefung darin versenkt

fO ängeöranEL. nän ofäucnt darin rrür noch die acfiföüucn m5ümeinander in die Durchgangsbohrungen zu stecken und einzuschrauben. Dies erfordert nur einen geringen Zeitaufwand, zumal ein Vorbohren nicht erforderlich 1st. Da die Durchgangsbohrungen achsparallel zueinander verlaufen, werden die Schrauben alle in der gleichen Richtung eingeschraubt, bias ebenfalls die Montage vereinfacht. Durch das Eindrehen der Schrauben wird das Gefüge des Leichtbaustoffes nur minimal gestört. Die Durchgangsbohrunyen und damit auch die Schrauben können in einem geringen gegenseitigen Ab-

2G stand angeordnet sein, ohne daß hierdurch die Bruchlast nachteilig beeinflußt wird. Insgesamt weist die Verankerungsvorrichtung eine sehr hohe Verankerungskraft auf, die bisher noch von keinem anderen Verankerungssystem in mineralischen Leichtbaustoffen erreicht wurde. Diese Verankerungskraft entspricht in etwa der Summe der Verankerungskräfte der einzelnen Schrauben, solange kein Ausbruchkegel auftritt. Durch Vergrößerung oder Verkleinerung der Anzahl der Schrauben sowie auch ihrer Länge, kann die Verankerungskraft der Verankerungsvorrichtung in sehr einfächer iasiss den jsuisiligsn Erfordernissen snggpsSt werden. Neben der honen Veränkefüngskrsft weist die neue Verankerungsvorrichtung einen sehr geringen Schlupf auf. Ein wesentlicher Vorteil ist weiterhin, daß sie sofort nach der Montage belastet und auch jederzeit demontiert werden kann. Es können marktgängige Schrauben, z.B. Spanplattenschrauben, Verwendung finden. Diese werden in großen Stück-

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zahlen hergEatellt und sind deshalb relativ/ preiswert.

Vorteilhafte Ausgeataltungeh der Erfindung sind in den Unter-Einsprüchen gekennzeichnet*
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Die Erfindung ist in folgendem, anhand von mehreren in der Zeichnung dargestellten Aueführungsbeispieien näher erläutert. Es zeigen:

ID Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Verankerungsvorrichtung im Querschnitt, Figur 2 eine Draufsicht,

Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel im Querschnitt, Figur U die zugehörige Draufsicht,

&Iacgr;5 Fig. 5-12 Draufsichten auf unterschiedlich ausgestaltete Verankerungsplatten.

Die neue Verankerungsvorrichtung beateht aus einer Verankerungsplatte 1 und mehreren Schrauben 2. Die Verankerungsplatte 1 ist mit mehreren Durchgangsbohrungen 3 versehen. Diese Durchgangsbohrungen verlaufen achsparallel zueinander und senkrecht zu der Stützfläche 1' der Verankerungsplatte 1. Die Durchgangsbohrungen können gemMB dem in Figur 1 und 2 sowie den Figuren 5-12 dargestellten Ausführungsbeispieleh an der der Stützfläche 1¹ abgeuiandten Außenfläche 1" mit Ansenkungen k versehen sein für die versenkte Anordnung der Schraubenköpfe 2'. Die Verankerungsplatte 1 meist ferner ein zentrales Verankerungsgetiiinde 5 auf, in welches eine nicht dargestellte Halteschraube einscnraubbar ist, mit dEr die Kraft auf die Verankerungsplatte übertragen uird» In das Verankerungsgewin- ue 5 kann auch ein mit einem Gewinde versehener Stehbolzen eingeschraubt sein. Der Stehbolzen kann auch mit der Verankerungsplatte 1 durch Schweißen oder Nieten verbunden uierden, weiterhin kann er auch durch AnschweiBlaschen o.a.

ersetzt werden. Mit tier Verankerungsvorrichtung können Kräfta in da: minaialischen LeichtbaustöfF einpetragen bzw. Bauteile aus solchen Stoffen an Tragkonstruktiünen vei-ankert werden,

Damit die Verankerungsplatte möglichst klein gehalten werden kann und deshalb am Mdiitageort möglichst wenig Platz erfordert und auch wenig Matarial zu ihrer Hersteilung benötigt wird, sind die DurchgangBbohrungen 3 in einem

IS yefiriyen gegenseitigen Acnsäbstand a angeordnet, fiit Hchsabstand wird hief jeweils der kürzeste Abstand zwischen zwei benachbarten Durchgangsbohrungen 3 uefständen. Der kleinstmögliche Abstand a zwischen zwei Durchgärigsbohrungen 3 ist durch den Durchmesser d des Schraubenkopfes Z' bestimmt. Der Abstand a darf nicht kleiner sein als der Schraubenkopfdurchmesser d. Der maximale Abstand zwischen den Durchgangabohrungen 3 und damit den Schrauben 2 wird nur durch die Größe der Verankerungsplatte 1 und deren wirtschaftliche Herstellung begrenzt.

Durch experimentelle Versuche mit Spanplattenschrauben 0 7 mm (handelsübliche Größe) konnte festt/estellt werden, daß auch bei einem sehr geringen Abstand a - der in etwa dem Schraubenkopfdurchmesser d entsprach - annähernd cleich große Verankerungskräfte ermittelt wurden wie bei Versuchen mit größeren Achsabständen. Daher kann die Verankerungsplatte relativ klein dimensioniert werden. Die Verankerungskräf t^ '"an Einzelschrauben 0 7 mm im Gasbeton der Güteklasse G/2/D.5 mit einer tinschraubtiefe von

3D 100 mm lagen bsi siner durchschnittlichen Verankerungskräft von 1,70 kW. Im Gasbeton der Güteklasse G^/u.&dgr; iuurden im Mittel 2.40 kN erreicht. Innerhalb der Einzelergebnisse war nur eine minimale Streuung zu verzeichnen und auch &Iacgr;^&agr;&tgr; Schlupf der Schrauben im Gasbeton war gleichmäßis gering. Unter Verankerungskraft uird diejenige Kraft verstanden, ab der ein Veranksrungsversagen auftritt_t d.ti. eine

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DdEr mehrere Schrauben aus dem Gasbeton herausgezogen werden. Beim Herausziehen der Schrauben entsteht hierbei kein
Ausbruchkegel, sondern ein zylinderförmiges Loch von der
Größe des Schraubendurchmessers. Auch beim hier vargesehe-

nen Einsatz tritt nur eine der Schraubenzahl entsprechende
Zahl von zylinderfBrmigen Löchern auf, solange bis die
Summe der Verankerungskrsfte der einzelnen Schrauben größer
ist als die Zugfestigkeit des Gasbetons. Erst bei dieser
Randbedingung entsteht ein Kegelausbruch, der dem Haupt-

1D zug-Spannungsverlauf entspricht. Die Größe der Verankerungs- j kraft der Verankerungsvorrichtung läßt sich durch die An- i zahl der Schrauben, die Schraubenlänge und den Schrauben- f durchmesser variieren. Auch die Verankerungskraft jeder f einzelnen Schrauben läßt, sich durch ihre Gewindefarm, das I Verhältnis vom Kerndurchmesser d2 zum Außendurchmesser d1, f das Steigungsverhältnis der Gewindegänge und auch die I

Schraubenlänge verändern. ;

Entgegen dem allgemein in der Bautechnik anerkannten Prin- ] zip, daß zwischen einzelnen Verankerungselementen (z.B. I

Dübeln) ein Mindestabstand eingehalten werden sollte, damit ! keine Überschneidung der Ausbruchkegel entsteht, um ein
Absinken der Verankerungskraft zu vermeiden, ist das prinzipielle Tragverhalten der neuen Verankerungsvorrichtung

vollkommen anders. Da die Einzelachraube nur ein zylindri- ^;

sches Ausbruchloch aufweist, ist es bei der neuen Veranke- |

rungsvorrichtung möglich, die zuvor erwähnten Mindestab- I

stände der Verankerungselemente ohne Tragkraftabfall zu |

unterschreiten und die Schrauben zu bündeln. Erst ab einer |

bestimmten Anzahl von Schrauben im Bündel entsteht ein Aus- §'

bruchkegel. Treten Ausbruchkegel auf, sind zwischen den |

einzelnen Ausbruchkegeln die zuvor beschriebenen Mindest- *

abstönde einzuhalten. \

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Unter vergleichbaren Randbedingungen erreicht die neue Verankerungsvorrichtung (Bündelanker) sehr große Verankerungskräfte, die das 3- bis 5-fache der derzeit bekannten leistungsfähigsten Verankerungssysteme betragen. Trotz der hohen Verankerungskräfte ist der Schlupf des Verankerungssystems im Gasbeton minimal.

Damit durch jede einzelne Schraube 2 eine optimale Verankerungskraft erzielt wird, ist es wichtig, daß die Schraube einen möglichst dünnen zylindrischen Schraubenkern 2" aufweist. Das Verhältnis Kerndurchmesser d2 zu Schraubendurchmesoer d1 sollte ca. 0,5 bis 0,3 betragen und möglichst an der zuletztgenannten unteren Grenze liegen. Die Schraube sollte einen sehr schlanken, scharfkantigen Geuiindegangsteg 2'ii _mit einem Flankenwinkel &mgr; von etwa 30 bis kü° aufweisen. Das bevorzugte Steigungsverhältnis des Gewindegangsteges 2¹¹', nämlich die Gewindeganghöhe h zu dem Außendurchmesser d1 sollte ca. 0,8 bis 1,2 betragen. Die Schraube 2 soll mit einer angeformten Spitze versehen sein* Das Gewinde sollte sich bevorzugt über die ganze Schraubenlänge erstrecken. Der Schraubenkopf 2' hat auf die Verankerungskraft keinen Einfluß. LJenn nach der Montage die Schraubenköpfe 2' nicht über die Außenseite 1" der Verankerungsplatte 1 vorstehen sollen, dann werden zweckmäßig Schrauben 2 mit Senkkopf 2' verwandet und Ankerplatten, die entsprechende Ansenkungen für den Schraubenkopf aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, wie es in Figur 3 und h dargestellt ist, Schrauben 2a mit einem Rundkopf oder Zylinderkopf 2a' zu verwenden, wenn vorstehende Schraubenköpfe das zu verankernde Teil nicht beeinträchtigen. In diesem Fall brauchen die Durchgangsbohrungen 3 in der Verankerungsplatte 1a keine Ansenkungen aufzuweisen, wodurch die Herstellungskosten der Verankerungsplatte 1a gesenkt werden.

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Da es sich bei geringen Stückzahlen nicht rentiert, Spezialschrauben mit den oben beschriebenen Merkmalen herzustellen, empfiehlt sich diE Verwendung von sogenannten Spanplsttenschrauben, da diese den gestellten Anforderungen am nächsten kommen.

Je nach Einsatzart müssen a*e Verankerungsplatten 1, 1a und die Schrauben 2, 2a mehr oder weniger gut rostgeschützt sein. In besonderen Fällen empfiehlt sich der Einsatz i/on 1D rostfreiem Stahl.

Die optimale Form der Verankerungsplatte richtet sich nach der Richtung des Kraftangriffe:s an dem zu verankernden Teil und nach der gewünschten Tragkraft. Reiner Zug läßt sich am besten durch eine um x- und y-Achse symmetrische Verankerungsplatte erreichen. Das Verankerungsgewinde 5 sitzt in diesem Fall im Schnittpunkt beider Achsen und die Durchgangsbahrungen 3 sind um das Verankerungsgewinde 5 gruppiert. Die in den Figuren 1-9 dargestellten Verankerungsplatten 1a bis 1h erfüllen diese Anforderungen. Die runden Platten 1, 1c bis 1e haben den Vorteil, daß mittels eines entsprechenden Bohrers im LeichtbauBtoff sehr leicht Wer-' tiefungen vorgesehen werden können, um diese Verankerungsplatten versenkt anzuordnen. In den Zeichnungen sind nur einige mögliche Ausführungsfarmen dargestellt, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt sein soll.

Reiner Querzug läßt sich am besten r"it einer länglichen Verankerungsplatte 1i übertragen, uie sie in Figur 11 dargestellt ist. Bei dieser Uerankerungaplatte 11 sind die Durchgangsbohrungen 3 achsensymmertrisch am einen Ende der Verankerungsplatte 1i angebracht, mährend das Verankerungsgeuinde 5 am anderen Ende sitzt.

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Zur EinrEichung von Schrägzugkräften können angepaßte Verankerungsplatten verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Verankerungsvorrichtung kann souiohl zur Werankerung von schweren Teilen wie z.B. üJaschfaecken, UCs, Hängesr.hränke, Regale oder dgl. an mineralischen Leichtbaustoffen als auch zur Verankerung von Bauteilen aus Leichtbaustoffen an einer tragenden Konstruktion verwendet werden. Für den letztgenannten Fall eignet sich besonders die laschenartig ausgestaltete, in Figur 12 dargestellte l/erankerungspla tte 1j, die an ihrem einen Ende mi'<; Durchgangsbohrungen 3 versehen ist und am anderen Ende als Verankerungselement einen hammerartigen Kopf 7 aufweist. Dieser Kopf greift in eine an der Tragkonstruktion vergesehene Schiene mit entsprechendem Querschnitt ein. Eine weitere Einsatzmöglichkeit besteht darin, daß zum Transport von schweren Leichtbaustoff-Bauteilen die leicht montierbare und demontierbare erfindungsgemäße Verankerungsvorrichtung verwendet werden kann.

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Ansprüche

1* Verankerungsvorrichtung zur Befestigung an mineralischen Leichtbaustof f en, uiie Gasbeton oder dgl*, mit einer Verankerungsplatte, die eine an die Oberfläche des Leichtbaustoffes, gegebenenfalls auch versenkt, anlegbare Stützfläche, mehrere Durchgangsbohrungen und ein Verankerungsgewinde oder ein sonstiges VerankerungBelement aufweist, und mit mehreren in die Durchgangsbohrungen einzusetzenden und in den mineralischen Leichtbaustoff einbringbaren Befestigungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel selbstschneidende Schrauben (2, 2a) mit möglichst dünnem, zylindrischen Schraubenkern (2") sind, daß die Durchgangsbohrungen (3) achsparallel zueinander und senkrecht zur Stützfläche (1¹) verlaufend vorgesehen sind, und daß die Durchgangsbohrungen (3) in geringem gegenseitigen Achsäbständ (a) angeordnet sind, der mindestens so groß ist, wie der Schraubenkopfdurchmesser (d) und maximal das 8- bis 10-fache des Schräubendurchmessers (d1) beträgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da& der Achsabstand (a) der Durchgangsbohrungen (3) etwa 20 bis 30 mm beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, daß die Durchgangsbohrungen (3) an der der Stützfläche (1¹) angewandten AuBenfIS^he (1") der Versnkerungsplattß (1, 1c - 1j) mit Ansenkungen (U) für die versenkte Anordnung der Schraubenkopfe (2¹) versehen sind.
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if. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verankerungsplatte (1, 1c - 1e) rund ist.

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5, Vor fichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (2, 2a) folgende Mefkmale aufweist: eine angeformte Spitze,
einen scharfkantigen Geuiindiögangsteg (2^IM) mit einem Fiankenuinkei Cp) von 3D - 4D",

ein Verhältnis des Kerndurchmeasers Cd2) zum Außendurchmesser (d1) von etwa 0,3 - ID,5,

ein Steigungsverhäitnid van Geuindeganghähe (H) zum AuBendurchmesser C'd1) von etwa Q₁B - 1,2.

G* Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube nach Art e.iner Spanplattensehraube ausgebildet ist.

7i Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde sich bis zum Schraubenkopf (2¹ ) erstreckt.

&THgr;. Vorrichtung nach Anspruch 1_t dadurch gekennzeichnet, daß 2D die Verankerungsplatte (1, 1b - 1j) aus Stahl, insbesondere rostgeschütztem Stahl, besteht.

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