Maschinelle Überprüfung von schlaffen Ankern

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| VERANKERUNG
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Das Institut für Bauen im alpinen Raum der HTW Chur
entwickelte eine einzigartige Zugmaschine für Ankerprüfungen im geneigten Gelände, die die Anforderungen an Ankerprüfungen gemäss SIA 267/1 erfüllt.
Text: Imad Lifa und Michel Heimgartner
Fotos: htw chur
Die an der HTW Chur neu entwickelte Zugmaschine kann beliebige Anker (Stab- und
Seilanker) prüfen und eignet sich ohne Hilfskonstruktionen für Prüfungen in einem Bereich von 75 bis 105 Grad aus der Hang
senkrechten. Sie besteht aus Fundamentplatten und Trägern, die einen Hydraulikzylinder
tragen, indem mittels Öldruck die Prüfkraft
erzeugt wird. Gemessen werden der Druck
sowie die Deformation des Ankers mittels Lasertriangulation. Diese gewählte Anordnung
erlaubt eine fehlerfreie Messung der Anker
ohne Verformung der Anlagenteile. Folgende
Daten werden über eine Verbindung zu einem Notebook übertragen und ausgewertet:
• Maximale Zugkraft: 500 kN
• Weg am Hydraulikzylinder: 200 mm
• Messstrecke am Anker: 100 mm
• Messgenauigkeit: ±1,0 kN Kraft / ±0,08 mm
Deformation
Ausziehversuche und Zugproben
Verbauungen werden mittels schlaffen Ankern
befestigt. Sie werden auch Erdnägel (Felsund Bodennägel) genannt. Seit 2007 wird die
Dimensionierung und die Qualitätsprüfung
von Erdnägeln gemäss der SIA-Norm 267/1
vorgenommen. In der Norm werden zwei
Qualitätsprüfungen ausführlich beschrieben:
Ausziehversuche und Zugproben.
Mit Ausziehversuchen von Versuchsankern
wird die erforderliche Länge eines Bauwerk
ankers bestimmt. Dagegen werden Zugproben an bestehenden Ankern zur Qualitäts
sicherung durchgeführt.
Generell fordert die Norm eine Gesamtsicherheit von 2,0 mit einem Lastfaktor von 1,50
und einem Widerstandsbeiwert von 1,35.
Zugproben nach SIA 267/1 genügen zur Beurteilung der Tragfähigkeit von Ankern von
Lawinen- und Steinschlagverbauungen nicht.
Ein neues Verfahren des BAFU mittels einer
erweiterten Zugprobe macht dies möglich.
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Die Kraft-Dehnungskurven einer erweiterten
Zugprobe werden mit einer Referenzkurve
verglichen, die durch einen Ausziehversuch
an Versuchsankern bestimmt wird.
Wie die erweiterte Zugprobe durchgeführt
wird, ist im BAFU-Merkblatt zur Anwendung
der erweiterten Zugprobe im Lawinen- und
Steinschlagverbau vom Oktober 2014 ausführlich beschrieben. Der Einbau der Versuchsanker für Ausziehversuche folgt einem
vorgegebenen Einbauschema des Merkblattes. Pro Untergrund müssen mindestens drei
Versuchsanker eingebaut werden, die die geo
technischen Eigenschaften des Versuchsfeldes abdecken.
Unerlässlich ist die Wahl der Ankerlänge, die
zwischen 3 und 8 Meter sein sollte. Ankerlängen unter 3 Meter sind für Ausziehversuche nicht geeignet. Wegen der Vergleichbarkeiten sind die Parameter der Versuchsanker
einheitlich auszuführen wie zum Beispiel freie
Ankerlänge (1,0 bis 1,5 Meter), Bohrdurchmesser (90 bis 130 Millimeter), Einbauwinkel
(90 Grad) und Ankertyp (Seilanker, Stabanker
oder vorinjizierte Anker).
Ein Beispiel aus der Praxis
Überprüft wurde die Steinschlagschutzverbauung Sitenwald Weesen-Amden, welche
der bauingenieur 2/2015
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geeignet ist. Bei 25 Prozent aller Imlochbohrungen waren die Bohrlöcher nach dem Herausziehen der Bohrstangen nicht standfest.
Bei weiteren 12,5 Prozent aller Imlochbohrungen konnte der Stabanker nicht bis in die
vorgesehene Tiefe in den Boden gesetzt
werden, da das Bohrloch zum Teil zusammengebrochen war. Beim Selbstbohranker
sind die Bohrmeter durch Blöcke mit hoher
Festigkeit begrenzt (maximal 1,5 bis 2,0 Meter). Alle geprüften Anker wurden mit Ankermörtel Röfix 995 injiziert.
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Ankerzugmaschine im Einsatz bei der Prüfung
des Ankers einer Lawinen-Schutzverbauung.
Ankerprüfungen bei Brücken-Widerlagern.
Ankerprüfungen bei Steinschlag-Verbauungen.
Bohrung für einen Anker.
2009 erstellt wurde. Ziel der Versuche war,
die äussere Tragfähigkeit des Baugrundes im
Verbauungsgebiet Sitenwald zu ermitteln.
Das Verbauungsgebiet liegt auf einer instabilen Schutthalde mit rund 40 Grad Hangneigung. Dieser Schutthang besteht aus lockerem Gestein unterschiedlicher Korngrössen
von Kiesen bis Blöcken mit Kantenlänge von
0,3 bis zu 3,5 Meter. Geotechnisch handelt
es sich um einen siltigen bis sauberen Kies
(GW, GM) mit grossem Anteil an Steinen und
Blöcken.
der bauingenieur 2/2015
Bohrungen und verwendete Probeanker
Zwölf Probeanker wurden über das ganze
Verbauungsgebiet verteilt und an sechs verschiedenen Standorten versetzt. Die Bohr
arbeiten sowie das Setzen der Probeanker
wurden vom IBAR begleitet. Die effektiven
Einbindetiefen wurden während der Bohr
arbeiten bestimmt und auf die vorhandenen
Bodenverhältnisse abgestimmt.
Für die Probeanker wurden zwei unterschiedliche Bohrsysteme angewendet. Zum einen
wurde die Imlochbohrung mit Bohrdurchmesser 90 Millimeter verwendet und zum
andern ein Selbstbohranker IBO R38N Durch
messer 76 Millimeter (Stiftbohrkrone).
Die Bohrarbeiten haben gezeigt, dass die
Imlochbohrung für diesen Baugrund nicht
Resultate und Schlussfolgerungen
Alle zwölf Probeanker konnten geprüft werden. Als Bruchlast wurde nach SIA 267/1 die
Last definiert, bei welcher im logarithmischen
Kriechdiagramm in der Nähe des Bruchs die
Steigung der Kriechkurve auf einer Laststufe
(zeitliche Verschiebungszunahme zwischen
zwei benachbarten Messpunkten) deutlich
und permanent zunehmend ist und die Referenzgerade mit dem Kriechmass k = 2 Millimeter wesentlich übersteigt.
Generell wurde bei allen Versuchen eine sehr
grosse elastische Verformung festgestellt.
Das heisst, dass während der Prüflast 25 bis
30 Millimeter Verformungen (Hebung Baugrund) gemessen wurden. Nach Entlastung
auf 10 Prozent der Prüflast blieben vergleichsweise kleine bleibende Verformungen
von 5 bis 10 Millimeter (Senkung Baugrund).
Diese Eigenschaft sollte für die Beurteilung
der Zugproben nach SIA 267 (Kriterium Verbundlösung) berücksichtigt werden.
Effiziente
Pfahlbearbeitung
Mit der BRC-Pfahlfräse bringen wir
Sie schnell, sauber und effizient zum
Ziel.
Ohne Beschädigungen am Pfahlkörper oder dessen Bewehrung.
Für die BRC-Pfahlfräse ist
keinPfahlunerreichbar.Ob
inVertiefungenoderinder
Höhe, alle Pfähle in Reichweite des Trägergerätes
werden effizient und in
höchsterQualitätverarbeitet.
Anhand der Resultate der Versuchsbohrungen sind Selbstbohranker zu empfehlen.
Eine verrohrte Bohrung ist mit Seilanker nur
dann zu realisieren, wenn Stabilisationsrohre
vor dem Herausziehen der Verrohrung eingesetzt werden.
Die beiden Bohrsysteme Imlochbohrung/
Selbstbohranker haben kein unterschiedliches Tragverhalten und sind deshalb als
gleichwertig einzustufen. Für die Mikropfähle
kann der charakteristische Tragwiderstand
auf Druck mit dem Faktor 1,5 erhöht werden.
Infolge von Klüften und Kammern ist mit
grösseren Mengen Ankermörtel zu rechnen.
Damit die Tragfähigkeit gewährleistet ist,
muss pro Laufmeter Anker mit rund drei bis
vier Sack zu 25 Kilogramm Ankermörtel gerechnet werden. Zu empfehlen ist, die Anker
in zwei Phasen zu injizieren. Zweite Phase
erst nach einigen Minuten ausführen, wenn
der Mörtel aus der 1. Phase schon am Abbinden ist. Die Konsistenz ist so zu wählen,
dass es mit einem 25-Kilogramm-Sack rund
12,5 Liter Frischmörtel ergibt.
www.htwchur.ch Ô
DiefreigelegteBewehrung
ist weder gequetscht
noch verbogen. ± 1 cm
Höhengenau keine Abplatzungen an der Aussenhaut, Betonverzahnung in Pfahlmitte.
Beispiele fertig erstellter
Projekte:
Aldi Suisse, Domdidier
GEXI, Lenzburg
Prime Tower, Zürich
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BauPers GmbH
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