Verfahren zum Erstellen eines Bauwerkes und Mauerwerk- VerankerungsSystem

Die vorliegende Erfindung betrifft vorerst ein Verfahren zum Erstellen eines Bauwerkes oder eines sanierten

Bauwerkes, bei dem Anker in ein Mauerwerk des im Entstehen begriffenen oder zu sanierenden Bauwerkes eingelassen werden.

Wir verstehen dabei unter dem Begriff „Mauerwerk" insbesondere ein Betonmauerwerk, dabei insbesondere ein armiertes Betonmauerwerk.

Die Erfindung geht von Folgendem aus:

Es bestehen heute viele Bauwerke, bei denen weit ausladende Betondecken, nebst randständig, auch durch Säulen abgestützt sind. Typisches Beispiel hierfür sind die Abdeckungen von Tiefgaragen. In letzter Zeit sind wiederholt bei Bränden in Tiefgaragen die Abdeckungen eingestürzt, mit verheerenden Folgen. Es wurde nun erkannt, dass sich grundsätzlich mit der Zeit, um die Ansatzstellen der Säulenabstützungen, pilzartig verlaufende Risse in der Abdeckung bilden, was im Zusammenhang mit dem sogenannten „Durchstanzeffekt" bekannt ist. Unter erhöhter Hitzebildung unterhalb solcher Abdeckungen, wie bei den erwähnten Bränden in Tiefgaragen, biegt sich die Abdeckung nach unten durch, aufgrund der grosseren Wärmedehnung der

Abdeckplatten im unteren Bereich. Es folgt ein eigentliches „Durchstanzen" der Säulen durch die Abdeckung und Einsturz. Die Folgen sind umso gravierender, als vielfach über den

erwähnten Abdeckungen und sich darauf stützend weitere voluminöse Bauwerkstrukturen aufgebaut sind. Obwohl solche Abdeckungen üblicherweise entlang ihrer Oberflächen mit Armierungsnetzen armiert sind, hier Flächenarmierungen genannt, verhindert eine solche Armierung, insbesondere bei erhöhter unterseitiger Erhitzung, Einbruch der Abdeckung nicht, im Unterschied zu einer nicht armierten Abdeckung, bricht eine armierte vermehrt stückweise.

Zur Verhinderung des geschilderten Durchstanzens ist es bekannt, für höchstbelastete Abdeckungen, wie für

Industriebauten, im Bereich der Säulenabstützung sog. „Durchstanzbewehrungen", beispielsweise in Form von Fachwerkarmierungen in die Betonabdeckung einzubauen. Dies ist aber bei weniger belasteten Abdeckungen weitgehendst nicht der Fall oder es sind solche Durchstanzbewehrungen zwar vorhanden, aber nicht genügend. Es bestehen heute demnach eine Vielzahl derartiger Abdeckungen mit inhärenter Einbruchgefahr. Solche Bauwerke müssen saniert werden.

Zu diesem Zwecke ist es bekannt, die Bereiche der Abdeckung um die Säulenabstützungen herum mittels Ankern zu sichern. Beim einen vorbekannten Ansatz hierzu werden Stahlanker um die Abstützbereiche der Abdeckung an den Säulen durch die Abdeckung hindurch eingelassen, und zwar üblicherweise schräg von unten gegen die Säulenachse verkippt. Die Anker werden an beiden Oberflächen der Abdeckung widergelagert und verspannt. Dieses Vorgehen ist insbesondere unter zwei Aspekten nachteilig: Erstens muss Sorge getragen werden, dass beim Erstellen der Durchbohrungen für die Anker keine der ggf. vorgesehenen Flächen-Armierungen verletzt wird.

Ist es noch wenig problematisch, diese Bohrung zwischen den Armierungsstäben einer der beiden Flächen-Armierungen vorzusehen, so ist dies mit der gleichen Bohrung an der zweiten der oberflächennahen Flächen-Armierungen schwierig. Damit besteht bei diesem Ansatz hohes Risiko, durch die Verankerungsbohrung mindestens eine der oberflächennahen Flächenarmierungen zu verletzen. Der zweite wesentliche Nachteil ist darin zu sehen, dass vielfach die Oberseite der Abdeckungen gar nicht zugänglich ist oder nur mit sehr grossem Aufwand zugänglich gemacht werden kann.

Ein zweiter vorbekannter Ansatz besteht darin, wie beim erstbeschriebenen Ansatz, vorzugsweise schräg von unten her, die Ankerbohrungen im erwähnten Bereich vorzusehen, allerdings nicht durchgehend, sondern nur bis die Bohrung entweder an die obere Flächenarmierung anstösst oder einen vorgegebenen Abstand zur Abdeckungsoberfläche erreicht hat. Damit wird jedenfalls eine Sackbohrung gebildet. Die eingelassenen Anker werden in der so erstellten, weitgehend zylindrischen Bohrung mittels eines Klebstoffes, z.B. einem Epoxyharz, verklebt und z.B. mittels einer Mutter und einer Widerlagerplatte von der Abdeckungsunterseite her gespannt.

Dabei ist nachteilig, dass die Verankerung der Ankerstäbe durch eigentliches Einkleben in den vorgesehenen Bohrungen unkontrollierbar und relativ unsicher ist. Grossere oder kleinere Lufteinschlüsse in die verankernde Masse sind nicht auszuschliessen. Ein weiterer Nachteil dieses Vorgehens ist, dass der Anker-verstärkte Bereich der Abdeckung sich weitgehend einer wärmebedingten Verformung starr widersetzt, womit insbesondere bei hoher

Wärmebelastung die Gefahr besteht, dass Spannungsrisse und, entsprechend, Abdeckungsbrüche sich von den Säulenbereichen in die freitragenden Abdeckungsbereiche verlagern. Aufgrund der entlang des Ankerstabes verteilten Verankerungsverklebung ist ein Spannen des Ankerstabes, z.B. durch Anziehen einer widergelagerten Mutter an einem Endgewinde des Ankerstabes, insbesondere nach Aushärten der Klebemasse nicht möglich.

Bezüglich letzterwähntem Ansatz kann auf J. Kunz „Enhanced safety with post-installed punching shear reinforcement", Tailor Made Concrete Structures - Wallraven and Stoelhorst (eds) 2008, Taylor & Francis Group, London, ISBN 978-0-415- 47535-8 sowie auf „Ertüchtigung eines Bauwerkes, Durchstanzen - das lokale Problem" aus Impuls I, Ausgabe 1.2008 verwiesen werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung, primär sanierter, aber auch neuzuerstellender Bauwerke vorzuschlagen, bei welchem die obgenannten Nachteile vermieden werden. Bei einem solchen Verfahren zum Erstellen eines Bauwerkes oder eines sanierten Bauwerkes, bei dem Anker in ein Mauerwerk des im Entstehen begriffenen oder zu sanierenden Bauwerkes eingelassen werden, indem für jeweils einen Ankerstab in das Mauerwerk eine Sackbohrung erstellt wird, dann ein Ankerstab in die Sackbohrung eingeführt wird und der

Ankerstab in der Sackbohrung am Mauerwerk verankert wird, wird dies erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass im Bereich des Sackendes der Sackbohrung, vor Verankerung des Ankerstabes, im Mauerwerk eine Aufweitungskavität erstellt

wird und der Ankerstab in diesem Bereich am oder im Mauerwerk verankert wird.

Für das Erstellen der Sackbohrung wird vorerst die Lage von Armierungsstäben einer ggf. vorhandenen, durch die Bohrung erst zu passierenden Flächen-Armierung durch bekannte Scanner-Technik ermittelt, und die Bohrung zwischen den Armierungsstäben gesetzt. Die Sackbohrung wird entweder bis auf einen vorgegebenen Abstand zur entgegengesetzt gelegenen Abdeckungsoberfläche hin vorgetrieben, beispielsweise von 2 - 3 cm, oder bis das Bohrwerkzeug an der jeweiligen, üblicherweise der oberen Flächen-Armierung ansteht .

Durch die nachmals im Endbereich der Sackbohrung erstellte, im wesentlichen auf einen vorgegebenen Bohrungslängsabschnitt beschränkte Aufweitungskavität wird im Mauerwerk, üblicherweise Betonmauerwerk, ein definierter Bereich geschaffen, in welchem der Ankerstab sicher, grundsätzlich durch Hintergreif-Effekt, verankert wird.

Ausgehend von der aufgezeigten Lösung obgenannter Probleme wird nun aber weiter erkannt, dass sich damit, ganz grundsätzlich, die Aufgabe lösen lässt, Anker für beliebige Verankerungen in einem Verankerungsuntergrund zu setzen, und zwar mit klar begrenztem Verankerungsbereich in diesem Verankerungsuntergrund. Die Lösung dieser Aufgabe wird durch das Verfahren zum

Erstellen einer Verankerung in einem Verankerungsuntergrund gelöst, bei welchem eine Sackbohrung im Untergrund erstellt wird und eine Aufweitungskavität an einem Bereich der Sackbohrung, welcher näher am geschlossenen Ende der

Sackbohrung liegt als an deren offenem Ende, dann die Verankerung eines Ankerstabes in diesem Bereich am Verankerungsuntergrund erstellt wird.

Gegenüber bekannten Vorgehen, bei denen ein Ankerstab in eine Sackbohrung eingeklebt wird, wird weiter der wesentliche Vorteil erwirkt, dass der Ankerstab an zwei klar definierten, abgegrenzten Verankerungsbereichen verankert wird. Einerseits ist er in der Aufweitungskavität im Bereich des geschlossenen Endes der Sackbohrung verankert, anderseits an einem Widerlager am oder im

Mauerwerk im Bereich des offenen Endes der Sackbohrung. Aufgrund der zwischen diesen beiden Verankerungsstellen freien Länge des Ankerstabes wird einerseits die Deformationsfähigkeit des Mauerwerkes erhalten, anderseits kann aber auch die Vorspannung verstellt und eingestellt werden, so dass gefährliche Schubrisse im Mauerwerk erst gar nicht auftreten. Vorspannen und Verstellen einer Vorspannung erfolgt dabei beispielsweise durch Anziehen einer widergelagerten Mutter an dem aus der Sackbohrung vorstehenden Ende des Ankerstabes.

In einer Ausführungsform insbesondere des ersterwähnten, aber ggf. auch des zweiterwähnten erfindungsgemässen Verfahrens, wird die Aufweitungskavität mittels eines chemisch und/oder mechanisch auf das Mauerwerkmaterial einwirkenden Mediums erstellt, vorzugsweise mittels eines mindestens auch mechanisch einwirkenden, fluidischen Mediums, vorzugsweise mittels eines unter Hochdruck gegen die Bohrungswand ausgespritzten Mediums, welches, weiter bevorzugt, Wasser mindestens enthält.

Die Aufweitungskavität kann demnach ggf. durch ein rein chemisch auf das Mauerwerk, insbesondere den Beton, im Endbereich der Bohrung einwirkendes Medium, beispielsweise eine Säure und nachmaliges Auswaschen bzw. Neutralisieren, erstellt werden. Sie kann weiter auch ausschliesslich mechanisch erstellt werden, indem durch mechanische Kräfte das Mauerwerk im erwähnten Bereich ausgebrochen und ausgespült wird. Bevorzugt wird heute die Aufweitungskavität mindestens überwiegend mechanisch erstellt. Dies kann ggf. durch Hinterbohren erfolgen, indem in die Bohrung ein Fräswerkzeug eingeführt wird, woran im erwähnten Bohrungsbereich Fräselemente radial ausgefahren werden können. Bevorzugterweise wird heute die Aufweitungskavität mittels eines mindestens auch mechanisch einwirkenden, unter Hochdruck gegen die Bohrungswand ausgespritzten fluidischen, d.h. fliessfähigen Mediums, gebildet. Als fluidisches Medium kann Sand, Glas- oder keramische Kugeln oder ein Flüssigmedium, ggf. mit beigemischten korrosiven Zusätzen, beispielsweise mit Sand oder keramischen Kugeln, eingesetzt werden. Durch Einsatz eines Flüssigmediums, insbesondere auch ohne zugemischte korrosive Zusätze, wird ein relativ sanftes Auswaschen der erwähnten Aufweitungskavität erreicht, womit jedenfalls die Beeinträchtigung einer ggf. vorgesehenen Armierung, insbesondere einer Flächenarmierung, wie vorgängig beschrieben, vermieden wird.

Dabei kann ein solches Flüssigmedium durchaus zusätzlich chemisch auf das Material der Bohrungswand wirken. Weiter bevorzugt umfasst das unter Hochdruck ausgespritzte fluidische Medium Wasser mit oder ohne Beimischung eines

weiteren Flüssigmediums oder der beispielsweise erwähnten korrosiven Zusätze, oder die Aufweitungskavität wird durch Hochdruckausspritzen allein von Wasser erodiert.

In einer weiteren Ausführungsform insbesondere des ersterwähnten, ggf. auch des zweiterwähnten erfindungsgemässen Verfahrens wird die Aufweitungskavität vor Einführen des Ankerstabes erstellt. In diesem Fall wird, wie noch zu beschreiben sein wird, in einer Ausführungsform die Aufweitungskavität durch Einführen einer Lanze in die Bohrung und durch Hochdruckausspritzen eines fluidischen Mediums oben erwähnter Art erstellt. Das ausgebrochene Mauerwerkmaterial wird dabei entlang der Lanze ausgespült.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Aufweitungskavität nach Einführen des Ankerstabes erstellt, indem der Ankerstab selber als die vorerwähnte Lanze ausgebildet und eingesetzt wird. Das erwähnte fluidische Medium wird unter Hochdruck von dem in die Sackbohrung eingeführten Ende des Ankerstabes ausgespritzt und das ausgebrochene Mauerwerkmaterial entlang des

Ankerstabschaftes nach aussen gespült. Ggf. kann die Düsenanordnung für das fluidische Medium nachmals für ein ebenso fluidisches Verankerungsmedium eingesetzt werden.

In einer weiteren Ausführungsform insbesondere des ersterwähnten, ggf. auch des zweiterwähnten erfindungsgemässen Verfahrens, welche mit allen vorerwähnten Ausführungsformen kombinierbar ist, wird der Ankerstab in einer der folgenden Weisen verankert:

• Indem ein Verankerungsmedium, wie beispielsweise ein Epoxyharz, in die Aufweitungskavität eingefüllt wird, dann der Ankerstab in die Sackbohrung und in den Verankerungsmedium-gefüllten Bereich der Aufweitungskavität eingeführt wird und das Verankerungsmedium ausgehärtet wird.

• Indem der Ankerstab in die Sackbohrung und in die Aufweitungskavität eingeführt wird, die Aufweitungskavität mit einem Verankerungsmedium, beispielsweise einem Epoxyharz, aufgefüllt wird und letzteres ausgehärtet wird, wobei das erwähnte Verankerungsmedium durch den Ankerstab und/oder entlang des Ankerstabes in die Aufweitungskavität eingefüllt wird. Die Verankerung des Endbereiches des Ankerstabes in der Aufweitungskavität wird durch entsprechende Profilierung des Ankerstabendes, beispielsweise mit Gewindeprofil, Rillen oder durch Vorsehen weiterer Verkrallungselemente zusätzlich unterstützt. In einer weiteren Ausführungsform insbesondere des ersterwähnten, ggf. auch des zweiterwähnten erfindungsgemässen Verfahrens, wiederum mit all den vorerwähnten Ausführungsformen kombinierbar, wird der Ankerstab in ein oder in einem Zwischenrohr in die Bohrung eingeführt. Das Zwischenrohr wird dabei, nach der Verankerung des Ankerstabes im Bereich der Aufweitungskavität, wieder ausgezogen. Damit entsteht ein Zwischenraum zwischen dem Ankerstab und der Wandung der Sackbohrung.

Wird nun der Ankerstab, nach Ausbildung der Aufweitungskavität, in die Sackbohrung eingeführt, so wird in einer Ausführungsform das Zwischenrohr bis an oder in den gegen die Sackbohrungsöffnung gerichteten Endbereich der Aufweitungskavität eingeführt, hingegen der Ankerstab axial in einen überwiegenden Bereich der erwähnten Kavität hinein. Danach wird das Verankerungsmedium in die Aufweitungskavität eingelassen, d.h. eigentlich in den Zwischenraum, welcher durch die Wandung der Aufweitungskavität, den darin eingeführten Ankerstab und den Endabschnitt des Zwischenrohres gebildet ist. Dabei wirkt der erwähnte Endabschnitt des Zwischenrohres dem Austreten von Verankerungsmedium aus dem Bereich der Aufweitungskavität entgegen. Wie erwähnt wurde, wird, durch Einsatz des erwähnten Zwischenrohres und durch dessen Ausziehen, zwischen Ankerstab und Wandung der Sackbohrung ein freier Zwischenraum gebildet, d.h. der Ankerstab liegt nach seiner Verankerung im Bereich der Aufweitungskavität, entlang des übrigen Bereiches der Sackbohrung völlig frei. In einer Ausführungsform wird dieser Zwischenraum auch frei belassen. Wird nämlich der Ankerstab an seinem aus dem Mauerwerk bzw. der Sackbohrung ausragenden Ende, wie mit einer Widerlagerplatte und Festziehen einer Mutter an einem gewindeversehenen, ausragenden Endabschnitt des

Ankerstabes, verspannt - was nur möglich ist, weil der Ankerstab erfindungsgemäss zwischen Verankerungsbereich an der Aufweitungskavität und Widerlagerbereich frei liegt - so bleibt das derart gesicherte Mauerwerk im Rahmen des erwähnten Zwischenraumes deformationsfähig. Das gesicherte

Mauerwerk kann sich somit z.B. bei einseitiger hoher thermischer Belastung, trotz vorgesehener Verankerungs- Sicherung, deformieren, womit die Bildung von Rissen und Brüchen an Bereichen des Mauerwerkes weitgehendst verhindert wird, welche abseits der Verankerung liegen.

In einer weiteren Ausführungsform wird der erwähnte Zwischenraum zwischen Bohrungswand am Mauerwerk und Ankerstab nach Ausziehen des Zwischenrohres, mindestens zum Teil ausgegossen. Dies erfolgt in einer weiteren Ausführungsform durch ein an dem aus dem Mauerwerk ragenden Ende des Ankerstabes aufgebrachtes Widerlager hindurch, welches hierzu mit mindestens einer öffnung in den Zwischenraum hinein ausgebildet ist. Weiter bevorzugt sind am erwähnten Widerlager mindestens zwei derartige öffnungen vorgesehen, um zusätzlich das erwähnte Ausgiessen durch Zwischenraumentlüftung zu erleichtern.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Verankerung des Ankerstabes, im Bereich der Aufweitungskavität, durch an dem in diesen Bereich eingeführten Endbereich des Ankerstabs vorgesehene, vorzugsweise aufgeschraubte, vorzugsweise bezüglich der Ankerstabachse radial federnde Organe unterstützt.

Im weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Mauerwerkverankerungssystem mit einem mindestens 30 cm langen, mindestens 1 cm dicken Ankerstab, wobei der

Ankerstab beidseits einen endständigen Gewindeabschnitt hat.

Durch Vorsehen der beiden endständigen Gewindeabschnitte kann, insbesondere gemäss erfindungsgemässem Verfahren

sowie dessen Ausführungsformen, ein solcher Ankerstab einerseits in einem klar definierten Endbereich im Mauerwerk verankert werden, anderseits am zweiten Gewindeabschnitt verspannt werden. Der dazwischen liegende Stabbereich ist glatt und bietet keine Ansätze für Mauerwerk, die einem axialen Spannen des Stabes gegenstünden.

In einer Ausführungsform des erwähnten Mauerwerkverankerungssystems ist auf einem der beiden Gewindeabschnitte ein mit mindestens zwei radial federnd gegen den anderen Gewindeabschnitt hin auskragenden Laschen versehenes Organ aufgeschraubt zur Unterstützung der Ankerstabverankerung insbesondere gemäss erfindungemässem Verfahren und dessen Ausführungsformen. Bei einem weiteren Mauerwerkverankerungssystem gemäss vorliegender Erfindung, vorzugsweise kombiniert mit mindestens einem Teil der Merkmale des vorerwähnten, hat der Ankerstab eine durchgehende Innenbohrung. Damit wird ermöglicht, dass auch nach ins Mauerwerk eingelassenem Ankerstab, ein Durchgriff zum eingelassenen Ende des

Ankerstabes besteht, durch welchen, wie insbesondere nach dem oder den erfindungsgemässen Verfahren und seinen Ausführungsformen, ein Verankerungsmedium, wie ein Epoxyharz, von aussen an den zu verankernden Ankerstab- bzw. Mauerwerkbereich eingelassen werden kann.

Ein weiteres Mauerwerkverankerungssystem gemäss vorliegender Erfindung, das bevorzugt auch Merkmale mindestens eines Teils der vorerwähnten Verankerungssysteme aufweist, hat eine lose, über eines der Enden des

Ankerstabes aufsteckbare Widerlagerplatte, die zusätzlich zur Bohrung für den Ankerstab - bzw. allgemein einer Durchöffnung - mindestens einen bezüglich der letzteren versetzten Durchlass hat, vorzugsweise deren zwei. Damit wird ermöglicht, auch nach Verspannen eines solchen Ankerstabes am Mauerwerk, durch die Widerlagerplatte hindurch auf einen Bereich unmittelbar am Ankerstab zuzugreifen und damit auf einen dort ggf. vorhandenen Zwischenraum zwischen Wand der Bohrung für den Ankerstab und Ankerstab. Hierzu wird wiederum auf das erfindungsgemässe Verfahren mit seinen Ausführungsformen verwiesen.

In einer weiteren Ausführungsform des eben erwähnten Mauerwerkverankerungssystems ist die Durchöffnung durch die Widerlagerplatte - es kann sich dabei um eine Bohrung oder ggf. einen einseitig offenen Schlitz handeln - mit einem Rohrstutzen verlängert. Damit wird das Mauerwerk im Bereiche der Ankerwiderlagerung vor Ausbrechen geschützt.

Bei einem weiteren Mauerwerkverankerungssystem gemäss vorliegender Erfindung, welches bevorzugterweise mindestens einen Teil der Merkmale der vorerwähnten

Verankerungssysteme aufweist, ist ein über den Ankerstab steckbares Rohr vorhanden. Damit wird ermöglicht, wiederum mit Blick auf das erfindungsgemässe Verfahren und dessen Ausführungsformen, zwischen in das Mauerwerk eingelassenem Ankerstab und der Wandung einer hierzu vorgesehenen Sackbohrung, einen definierten Zwischenraum offenzuhalten.

Ein weiteres Mauerwerkverankerungssystem gemäss vorliegender Erfindung, das vorzugsweise mindestens Teile

der Merkmale der vorerwähnten Mauerwerkverankerungssysteme aufweist, hat eine rohrförmige Lanze mit einer endständigen, radial zur Lanzenachse gerichteten Düsenanordnung und einer Längszuführung hin zur Düsenanordnung für ein fluidisches, d.h. fliessfähiges, Druckmedium.

Wird der im Zusammenhang mit den erfindungemässen Mauerwerk-Verankerungssystemen beschriebene Ankerstab wesentlich abweichend von den angegebenen Dimensionen ausgelegt, so ergeben sich damit Verankerungssysteme grundsätzlich für das Einlassen in einen

Verankerungsuntergrund, bei welchen Systemen die Ankerstäbe je nach erforderlicher Stabilität dimensioniert sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiter die Verwendung des Verfahrens in all seinen Ausführungsformen sowie der Mauerwerkverankerungssysteme mit den vorerwähnten Charakteristika für die Sicherung bestehender, säulenabgestützter Betonabdeckungen. Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch, die Verhältnisse bei durchstanzgefährdeten, säulenabgestützten Abdeckungen und Vorsehen von Sackbohrungen zur Ankersicherung derartiger Bauwerke gemäss erfindungsgemässem Verfahren;

Fig. 2 in einer Darstellung analog zu derjenigen von Fig. 1, die Ausbildung einer Aufweitungskavität in der Sackbohrung gemäss Fig. 1 nach dem erfindungsgemässen Verfahren;

Fig. 3 in einer Darstellung analog zu den Fig. 1 und 2,

Verankerung eines Ankerstabes in einer gemäss Fig. 2 vorbereiteten Bohrung gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren und einem erfindungsgemässen Verankerungssystem;

Fig. 4 schematisch, ein Vorgehen zum Erstellen der Aufweitungskavität gemäss Fig. 2 nach dem erfindungsgemässen Verfahren und mit einem erfindungsgemässen VerankerungsSystem; Fig. 5 ein Vorgehen zum Erstellen der Verankerung eines Ankerstabes in der gemäss Fig. 2 gebildeten Aufweitungskavität nach dem erfindungsgemässen Verfahren und mit einem erfindungsgemässen VerankerungsSystem; Fig. 6 ein Ende eines Ankerstabes mit aufgeschraubtem Verankerungsorgan für das erfindungsgemässe Verfahren und gemäss einem erfindungsgemässen VerankerungsSystem;

Fig. 7 schematisch und vereinfacht, die Ausbildung des zu verankernden Endabschnittes eines Ankerstabes, welcher zusätzlich zur Ausbildung einer Aufweitungskavität gemäss Fig. 2 eingesetzt wird nach dem erfindungsgemässen Verfahren und gemäss einem erfindungsgemässen Verankerungssystem; Fig 8 schematisch, das Vorgehen zum Erstellen eines Zwischenraumes zwischen nicht verankerter Ankerstabpartie und Bauwerk mittels eines Zwischenrohres nach dem erfindungsgemässen

Verfahren und gemäss einem erfindungsgemässen VerankerungsSystem;

Fig. 9 die Verhältnisse nach Verankerung des Ankerstabes und Ausziehen des Zwischenrohres nach Fig. 8 und nach dem erfindungsgemässen Verfahren und gemäss einem erfindungsgemässen Verankerungssystem;

Fig. 10 in Darstellung analog zu den Fig. 1 - 3, ein erfindungsgemäss eingebauter Ankerstab mit Widerlageranordnung ausgebildet, um einen ggf. vorgesehenen Zwischenraum nach den Fig. 8 und 9 jederzeit ausgiessen zu können, nach einem erfindungsgemässen Verankerungssystem;

Fig. 11 eine weitere und bevorzugte Ausführungsform eines Widerlagerkeiles für den Ankerstab; Fig. 12 eine weitere Ausführungsform einer Widerlagerplatte für den Ankerstab, und

Fig. 13 eine weitere Ausführungsform der Ankerstab- Widerlagerung am Mauerwerk.

Anhand der Figuren 1 - 3 wird vorerst das Verfahren gemäss vorliegender Erfindung im Grundsatz erläutert.

In Fig. 1 ist, in schematischer Querschnittsdarstellung, eine Abdeckung 1 aus Beton mit ober- und unterseitiger Flächenarmierung 3 _O und 3 _U dargestellt. Die Abdeckung 1 ist abgestützt an einer Säule 5. Mit 7 sind sich pilzförmig aufweitende Risse in der Abdeckung 1 dargestellt, wie sie sich bei beginnendem Durchstanzen der Abdeckung 1 durch Säule 5 ergeben.

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird als Erstes eine Sackbohrung 9 in den Stossbereich der Säule 5 an die Abdeckung 1 eingelassen. üblicherweise werden um den Stossbereich der Säule 5 herum eine Mehrzahl derartiger Sackbohrungen 9 eingelassen. Wenn somit nachfolgend der Einbau eines Ankerstabes beschrieben wird, so gilt diese Beschreibung selbstverständlich für den Einbau mehrerer Ankerstäbe wie üblicherweise zur Absicherung der Abdeckung 1 in einem Säulenstossbereich vorgesehen. Die Sackbohrung 9 kann dabei parallel oder im wesentlichen parallel zur Achse A ₅ der Säule 5 bzw. senkrecht zu den Abdeckungsober- und - unterflächen erstellt werden. Sie wird aber, wie in Fig. 1 auch dargestellt, bevorzugterweise schräg gegen die Säulenachse A ₅ hin geneigt, von unten in die Abdeckung 1 eingebracht. Die Sackbohrung 9 wird entweder so tief eingebracht, bis ihr Ende einen vorgegebenen Abstand d zur Oberfläche der Abdeckung 1 erreicht, oder bis - wie in Fig. 1 dargestellt - das eingesetzte Bohrwerkzeug an der oberen Flächenarmierung 3 ₀ anstösst. Der einzuhaltende Abstand d wird beispielsweise zu 2 - 3 cm gewählt. Damit die Bohrung 9 auch die untere Flächenarmierung 3u nicht verletzt, wird letztere bzw. die Lage ihrer Armierungsstäbe durch bekannte Scanner-Technik ermittelt und die Sackbohrung 9 zwischen den Armierungsstäben hindurch erstellt. Wie in Fig. 1 gestrichelt bei 9a dargestellt, kann die Sackbohrung auch im wesentlichen senkrecht zu den Abdeckungsoberflächen vorgesehen sein bzw. im wesentlichen parallel zur Achse A ₅ der Säule 5.

Sind im weiteren im unmittelbaren Stossbereich der Säule 5 an die Abdeckung 1 bereits Durchstanzbewehrungen eingebaut (nicht dargestellt) , welche jedoch nicht genügen, so werden, wie bei 9b dargestellt, schräg oder (nicht dargestellt) senkrecht zu den Abdeckungsoberflächen

Sackbohrungen 9b weiter entfernt vom Säulenstossbereich, d.h. neben oder ggf. zwischen solchen Durchstanzbewehrungen eingelassen.

Gemäss Fig. 2 wird nun am Ende der Sackbohrung 9 eine Aufweitungskavität 11 gebildet. Anschliessend wird gemäss Fig. 3 eine Ankerstab 13 durch die Sackbohrung 9 in die Aufweitungskavität 11 hinein geführt und - wie in Fig. 3 schematisch bei 15 dargestellt - in diesem Bereich verankert. Der Ankerstab 13 wird anschliessend mittels Widerlagerplatte 17 und Mutter 19, auf einem

Gewindeendabschnitt 21 des Ankerstabes 13, verspannt.

Die Aufweitungskavität 11 kann auf verschiedene Arten erstellt werden. In einer ersten Variante kann eine chemisch auf die Wandung der Sackbohrung 9 wirkende Substanz beispielsweise mit einer Lanze (nicht dargestellt) in den Endbereich der Sackbohrung 9 eingebracht werden und dort, in einem beschränkt ausgedehnten Bereich, mit dem Material der Abdeckung 1, insbesondere Beton, zur Wirkung gebracht werden. Durch Auflösen des Abdeckungsmaterials und Ausspülen wird so die Aufweitungskavität 11 gebildet. Dabei muss mit entsprechenden Abdichtungsmassnahmen sichergestellt werden, dass das eingebrachte Medium, beispielsweise eine Säure, nur im hierfür vorgesehenen Bereich das Abdeckungsmaterial löst und eine ggf.

vorhandene Armierung nicht schädigt. Bei dieser Vorgehensweise wird die Aufweitungskavität durch rein chemische Einwirkung erstellt.

Eine weitere mögliche Technik für die Aufweitungskavität 11 besteht darin, mittels eines Fräswerkzeuges mit radial ausfahrbaren Fräswirkungsflachen, die Aufweitungskavität 11 praktisch durch Hinterfräsen zu bilden, wiederum ohne Schädigung einer ggf. vorhandenen Armierung. Dabei handelt es sich um ein rein mechanisches Ausformen der Aufweitungskavitäten 11.

Die heute weitaus bevorzugt eingesetzte Technik zur Bildung der Aufweitungskavität soll anhand von Fig. 4 erläutert werden. Es wird eine Lanze 23 in die Sackbohrung 9 eingeführt. Die Lanze 23 hat endständig zwei oder mehr radial ausmündende Düsen 25, welche mit einer

Mediumszuführleitung, wie in Fig. 4 dargestellt einer sondenzentralen Leitung 27, kommunizieren. Durch die Düsen 25 wird unter hohem Druck ein fluidisches Medium, d.h. ein fliessfähiges Medium, ausgespritzt. Dadurch wird primär mechanisch die Wandung der Sackbohrung 9 in deren

Endbereich erodiert und das wegerodierte Material, wie mit den Pfeilen W schematisch dargestellt, entlang der Sonde 23 nach aussen ausgespült. Mit 29 ist in Fig. 4 schematisch die Hochdruck-Quelle für die Beaufschlagung des Leitung 27 und damit der Düsen 25 mit Hochdruckmedium dargestellt. Als erodierendes Medium kann dabei Sand oder können Glas- oder keramische Kugeln eingesetzt werden. In heute weitaus bevorzugter Ausführungsform wird aber als fluidisches Medium ein Flüssigmedium eingesetzt, mit aber bevorzugt

ohne abrasiven Festkörperzusatz. Ein solches flüssiges Medium kann dabei zusätzlich zu seiner mechanisch erodierenden Wirkung chemisch auf das Material der Abdeckung 1 im vorgesehenen Bereich einwirken. In einfacher, weitaus bevorzugter Art und Weise wird heute

Wasser als Erosionsmedium eingesetzt unter einem Druck von ca. 2'500 bar. Die Lanze 23 wird erst vollständig in die noch nicht erodierte Sackbohrung 9 eingeführt und entlang des auszuerodierenden Abschnittes ausgezogen, ggf. zyklisch in diesem Abschnitt hin und her bewegt. Es sei bereits jetzt darauf hingewiesen, dass es ggf. möglich ist, als Lanze 23 direkt den einzulassenden Ankerstab auszubilden und einzusetzen.

Anhand von Fig. 5 soll nun der Verankerungsschritt für den Ankerstab in der gebildeten Aufweitungskavität 11 erläutert werden.

Nach Ausbildung der Aufweitungskavität 11 wird ein Ankerstab 31, welcher üblicherweise eine Länge von mindestens 30 cm und eine Dicke von mindestens 1 cm hat, durch die Sackbohrung 9 weit in den Bereich der

Aufweitungskavität 11 eingeschoben. Eine erste Möglichkeit, den Endabschnitt des Ankerstabes 31, welcher in die Aufweitungskavität 11 einragt, dort zu verankern, besteht darin, wie gestrichelt bei 33 dargestellt, dort am Ankerstab 31 bezüglich seiner Längsachse A ₃₁ radial federnd gegen das andere Ende des Ankerstabes 31 aufgespreizte Laschen vorzusehen, welche nach Erreichen der Aufweitungskavität 11 federnd nach aussen springen und den

Ankerstab 31 gegen Ausziehen, in der Aufweitungskavität 11, versperren.

Eine weitere, heute bevorzugte Ausführungsform der Ankerstabverankerung besteht darin, in die Aufweitungskavität 11 hinein ein fluidisches

Verankerungsmedium, wie beispielsweise ein Epoxyharz, einzubringen und auszuhärten. Dies wird in besonders einfacher Art und Weise heute so realisiert, dass durch eine Zentralbohrung 39 im Ankerstab 31, nach dessen Einführen in seine Sollposition, das fliessfähige Verankerungsmedium, wie das Epoxyharz, in die Aufweitungskavität 11 unter Druck eingebracht wird. Dabei sichert ein verbleibender Zwischenraum zwischen Wandung der Sackbohrung 9 und Ankerstab 31 die Entlüftung des sich füllenden Raumes der Aufweitungskavität 11. Damit eine optimale Verkrallung des in Fig. 5 schraffiert mit 35 eingezeichneten Verankerungsmediums am Ankerstab 31 gewährleistet ist, wird dessen Endabschnitt mit entsprechend strukturierter Oberfläche ausgebildet, beispielsweise mit einem Gewinde oder mit umlaufenden Rillen, wie dies bei 37 schematisch dargestellt ist.

In Fig. 6 ist der Endbereich des Ankerstabes 31 in einer heute eingesetzten Ausführungsform dargestellt. Der Ankerstab 31 weist einen endständigen Gewindeabschnitt 37 _a auf, auf welchen eine kronenartig geformte Mutter 39, vor Einführen des Ankerstabes in die Sackbohrung 9 bzw. die Aufweitungskavität 11, aufgeschraubt wird. Im Sinne der in Fig. 5 bei 33 dargestellten, radial federnden Organe hat die Kronenmutter 39 radial federnde Laschen 41, die bei

Erreichen der Aufweitungskavität 11 radial auswärts federn und - sei dies direkt an der Oberfläche der Aufweitungskavität 11 oder im Verankerungsmedium 35 - zu einer Verkrallung des angesprochenen Stabendes und damit zu dessen sicheren Verankerung in der Aufweitungskavität 11 führen.

Ein weiterer Vorteil des Vorsehens einer derartigen Kronenmutter 39 ist, dass, wenn sie durch Aufschrauben so am Ankerstab 31 positioniert wird, dass sie praktisch mit ihren Laschen 41, bei vollständig in die Aufweitungskavität 11 eingeführtem Ankerstab 31, den Austrittsbereich der Aufweitungskavität 11 versperrt, dadurch ein Austreten des flüssigen Verankerungsmediums 35 in den nicht aufgeweiteten Bereich der Sackbohrung 9 weitestgehend verhindert. Dies insbesondere unter Berücksichtigung, dass das eingesetzte Verankerungsmedium, wie ein Epoxyharz, üblicherweise relativ hochviskös ist.

Betrachtet man nun die im Zusammenhang mit Fig. 4 gemachten Ausführungen, wie die Aufweitungskavität 11 mittels Lanze 23 gebildet wird und die Ausführungen zu Fig. 5, wie der Ankerstab 31 mittels eines flüssig eingebrachten Verankerungsmediums in der Aufweitungskavität 11 verankert wird, so erscheint es durchaus möglich, wie dies anhand von Fig. 7 erläutert werden soll, den Ankerstab 31 auch als Lanze 23 zur Bildung der Aufweitungskavität 11 auszubilden und einzusetzen. Hierzu wird, gemäss Fig. 7, am Ankerstab 31/23 endständig eine Düsenanordnung 25 gemäss Fig. 4 vorgesehen und die Zuführleitung 27 auch als Zuführleitung 39 gemäss Fig. 5 eingesetzt. Wird der Ankerstab wie in Fig.

7 beispielsweise dargestellt ausgebildet, so wird er anstelle der Lanze 23 gemäss Fig. 4 in die noch nicht aufgeweitete Sackbohrung 9 eingeführt. Mit Hilfe der vorgesehenen Düsen 25 wird die Aufweitungskavität 11 geformt. Dabei kann die Düsenanordnung 25, bei Verwendung eines abrasiven Erosionsmediums für die Bildung der Aufweitungskavität 11, so gestaltet sein, dass die Düsenöffnungen nach Fertigstellung der Aufweitungskavität 11 durch das erosive Medium derart aufgeweitet sind, dass nun anschliessend das flüssige Verankerungsmedium durch dieselben, nun aufgeweiteten Düsen 25 ausgebracht werden kann. Alternativ und wie in Fig. 7 dargestellt, kann ein endständiger Pfropfen 41 vorgesehen sein, welcher den hohen Druck des zur Bildung der Aufweitungskavität 11 eingesetzten Mediums widersteht und der durch die Leitung 27/39 ausgeschlagen wird, um nachmals das Verankerungsmedium, wie beispielsweise ein Epoxyharz, auszubringen.

Auch bei Ausführung des Ankerstabes gemäss Fig. 7 und dessen Einsatz auch als Lanze zum Erstellen der

Aufweitungskavität 11 bleiben die im Zusammenhang mit Fig. 5 und 6 gemachten Ausführungen zur nachmaligen Verankerung dieses Ankerstabes in der Aufweitungskavität 11 vollumfänglich gültig. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, bei welchem zwischen der Wandung der Sackbohrung 9 und dem in den Aufweitungskavität 11 verankerten Ankerstab 31 ein definierter Hohlraum bzw. Zwischenraum erstellt wird, ist in Fig. 8 schematisch

dargestellt. Es wird zwischen der Wandung der Sackbohrung 9 und dem Ankerstab 31 ein Rohr 43 eingebracht. Wird nun, wie anhand von Fig. 5 erläutert wurde, die Verankerung des Ankerstabes 31 in der Aufweitungskavität 11 durch ein flüssiges Verankerungsmedium 35 und dessen Aushärten realisiert, so wird das Rohr 43 jedenfalls vor Einbringen des flüssigen Verankerungsmediums, beispielsweise eines Epoxyharzes, so über den Ankerstab 31 geschoben, dass die Stirnfläche 43a des Rohres 43 die Aufweitungskavität 11 mit dem darin einragenden Ende des Ankerstabes 31 gegen den nicht aufgeweiteten Bereich der Sackbohrung 9 verschliesst .

Nach erstellter Verankerung des Ankerstabes 31 wird das Rohr 43 ausgezogen. Es liegt, wie in Fig. 9 dargestellt, im nicht aufgeweiteten Bereich der Sackbohrung 9 der Ankerstab 31 völlig frei. Der Zwischenraum 45 lässt eine Verformung der Abdeckung 1 weiterhin und im Rahmen des Zwischenraumes 45 zu, trotz der mit Ankerstäben 31 erstellten Sicherung.

Zudem wird dadurch sichergestellt, dass der Ankerstab jederzeit verspannt oder nachverspannt werden kann, weil dadurch kaum Scherkräfte zwischen Verankerung und Wandung der Aufweitungskavität 11 entstehen, während dann, wenn in herkömmlicher Art und Weise der Schaft des Ankerstabes mit der Sackbohrung verklebt ist, die Verspannung durch Scherkräfte zwischen Ankerstab und Wandung der Sackbohrung und damit durch das Verankerungsmedium aufgenommen werden müssen.

In Fig. 10 ist, ausgehend von der Konfiguration nach Fig. 9 die gesicherte Abdeckung 1 mit Widerlagerpartie 47 für den Ankerstab 31 dargestellt. Als Widerlagerplatte 49 wird hier

ein Widerlagerkeil eingesetzt, welcher einerseits zulässt, zum Spannen des Ankerstabes 31, eine Spannmutter 51 auf den aus der Abdeckung 1 ausragenden Gewindeabschnitt des Ankerstabes 31 aufzuschrauben, die sich an einer Keilfläche 53 des Widerlagerkeiles 49 vollflächig abstützt. Anderseits liegt eine Keilfläche 55 vollflächig an der Unterseite der Abdeckung 1 an. Ist, wie anhand von Fig. 8 und 9 erläutert wurde, ein Zwischenraum 45 erstellt, so kann dieser Zwischenraum 45 in erwünschtem Ausmasse jederzeit ausgegossen werden, indem in die Widerlagplatte 49 eine oder vorzugsweise mindestens zwei Bohrungen 56 vorgesehen sind, mittels welcher, auch bei verspanntem Ankerstab 31, jederzeit Ausgiessmasse in den Hohlraum 45 eingefüllt werden kann, wie dies mit dem Pfeil P dargestellt ist. In Fig. 11 ist eine weitere Ausführungsform der

Widerlagerung des Ankerstabes 31 dargestellt. Ausgehend von der Darstellung gemäss Fig. 10 ist am Widerlagerkeil 49a die Durchöffnung 57 mittels eines rohrförmigen Stutzen 58 verlängert. Der Stutzen 58 wird in die Sackbohrung 9 eingestülpt, wodurch derjenigen Bereich des Mauerwerkes, welcher durch die Verankerung und insbesondere die Widerlagerung des Ankerstabes 31 hoch belastet ist, vor Ausbrechen geschützt. Wie weiter aus Fig. 11 ersichtlich, wird dann, wenn eine Bohrung 56 vorgesehen ist oder deren mehrere, um durch die Verankerungsplatte jederzeit Zugriff auf den zwischen Ankerstab 31 und Sackbohrungswandung bestehenden Zwischenraum 45 zu haben, der Rohrstutzen 58 wie in Fig. 11 dargestellt mit Längsschlitzen versehen, welche diesen Zugriff weiterhin gewährleisten.

Wie in Fig. 12 dargestellt, kann die bis anhin als Widerlagerkeil dargestellte und beschriebene Widerplatteplatte 49c eine im wesentlichen beliebige Form haben, solange eine Abstützfläche für die Mutter 51, eine Abstützfläche für das Mauerwerk und eine Durchöffnung für den Ankerstab 31 vorgesehen ist. Ggf. kann selbstverständlich die erwähnte Durchöffnung auch als einseitig offener Schlitz ausgebildet sein. In allen sich dem Fachmann ohne weiteres eröffnenden Ausführungsvarianten wird aber bevorzugterweise ein Ausbrechschutz vorgesehen, nämlich mittels eines Rohrstutzen 58, wie anhand von Fig. 11 erläutert.

In Fig. 13 ist beispielsweise eine weitere Ausführungsform der Widerlagerung dargestellt. Hier ist, beispielsweise durch Einfräsen, die Oberfläche des zu verstärkenden Mauerwerkes eingearbeitet und bildet selber eine Abstützfläche 60 für die Mutter 51. Auch hier ist vorzugsweise ein Rohrstutzen 58 vorgesehen, z.B. an einer Unterlegplatte 62 angebaut. Das im Zusammenhang mit der Sicherung von Abdeckungen geschilderte Vorgehen mit entsprechend dimensionierten Ankerstäben und insbesondere basierend auf Vorsehen einer Aufweitungskaviät, endständig einer Sackbohrung für den Ankerstab, kann weit allgemeiner für den Einbau von Ankerstäben in einen Verankerungsuntergrund zu anderen

Zwecken eingesetzt werden, dabei unter Verwendung der einen oder andern der spezifisch für die Sicherung von Abdeckungen beschriebenen und gezeichneten Ausführungsformen.

Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird es möglich, sowohl neu zu erstellende Bauwerke wie auch zu sanierende mittels Ankern gesichert herzustellen, wobei einerseits das Bauwerk nur von einer Seite zugänglich sein muss, die Ankerstäbe sicher verankert sind und die Möglichkeit eröffnet ist, in vorgegebenem Umfange eine Verformung des Bauwerkes zuzulassen, trotz vorgesehener Sicherung.