SUMMARY:

Rock anchors are widely used nowadays to stabilize the bearing ring around an underground excavation. In such an installation they form an integral part of the final structure and therefore much attention must be given to their durability. The durability of a rock anchor is largely influenced by the rock mass, the properties of the anchor materials, the corrosion, the transfer of anchor force to the surrounding rock mass, and the possibility of controlling the anchor force. Considering these, the basic anchor types are reviewed.

RESUME:

Pour les travaux souterrains des ancrages sont de plus en plus utilises pour la consolidation des anneaux portants autour de l'excavation. Les tirants d'ancrage doivent être conçus pour une application permanente. On examine les facteurs tels Que les deformations du rocher, les proprietes du materiau, la corossion, l'effience de la transmission des efforts au rocher, facteurs qui determinent le comportement a la longue des ancrages.

ZUSAMMENFASSUNG:

Verankerungen im Hohlraumbau werden heute in groβem Maβ zur Konsolidierung von Gebirgstragringen verwendet. Hierfuer muessen sie dauerhaft wirksam sein. Es muβ deshalb deren Dauerbestandigkeit besonderes Augenmerk geschenkt werden. Als Einfluβfaktoren, die das Langzeitverhalten der Ankerungen beeinflussen, werden hierbei insbesonders der Einfluβ der Gebirgsdeformationen, der Ankermaterialeigenschaften, der Korrosion der Kraftuebertragung und der Überwachungsmöglichkeit untersucht. Die Hauptbauarten der Anker werden nach diesen Gesichtspunkten beurteilt.

1 EINLEITUNG

Das Thema der Verankerungen beherrscht in den vergangenen Jahren mehr und mehr Fachkongresse, Sachverstandigenausschuesse und Literaturbeitrage. Fuer moderne Baumethoden des Felsbaues sind Ankerungen zu einem unerlasslichen Hilfsmittel geworden, das durch seine Anpassunqsfahigkeit Bauwerke in Gebirgsformationen zulaβt, deren mechanische Eigenschaften frueher nicht beherrschbar waren (Fig. 1). Wenn auch Ankerungen in Bergwerken und Tunnelbauten schon in der erst en Halfte dieses Jahrhunderts verschiedentlich durchgefuehrt worden sind, so hat sich das allgemeine Verstandnis fuer Ankerungen als generelles Hilfsmittel die Eigenschaften des Gebirges zu verandern und Spannungszustande zu verlagern erst in den vergangenen 1 1/2 Jahrzehnten ausgebreitet (Mueller-Salzburg, 1978). Analogien zwischen einem bewehrten oder vorgespannten Gebirge und Stahl- und Spannbeton haben mehr und mehr zwei Disziplinen des Bauwesens einander naher gebracht, die von verschiedenen Ausgangspunkten gestartet sind und sich unterschiedlicher Methodik in ihrer Fortentwicklung bedient haben. Auf der einen Seite die Erfahrungswelt des Tunnelbauers, der sich mit von der Natur vorgegebenem Material unterschiedlichster Eigenschaften zurechtzufinden hatte und dessen Wissen sehr stark von der Erfahrung beim Verhalten von örtlich anstehenden Gebirgsarten qepragt ist; auf der anderen Seite das Wissen des konstruktiven Ingenieurbaus, dessen Materialien und deren Eigenschaften von Menschenhand hergestellt und definiert werden und deren Fortentwicklung und Pruefung ein standiqes Auseinandersetzen mit Produktionsmethoden, Qualitatskontrolle und Materialeigenschaften erfordett. So fallt es einem Ingenieur der letzteren Fachrichtung oft schwer, Belastungen von Materialien bis fast an die Bruchgrenm zu akzeptieren und gröβere Verformungen der Bauwerksebmessunqen jenseits von elastischem Verhalten hinzunehrnen, wahrend das Denken in Spannungswerten und Sicherheitsbeiwerten dem an Verformungen gewöhnten Tunnelbauer oft nicht voll zugangig ist. Wenn sich dieser Beitrag ueber Felsankerungen im Hohlraumbau speziell der Thematik der Dauerbestandigkeit zuwendet, so soll damit der Versuch gemacht werden, die ohnehin schon schwierige Thematik des Dauerverhaltene von Konstruktionsmaterialien in der Umgebung und im Zusammenwirken mit dem Gebirge zu sehen, das in sich oft langfristigen Anderungen ausgesetzt ist, sei es durch die Veranderungen des urspruenglichen Spannunqszustandes, sei es durch Zutritt von Wasser, Veranderungen von dessen Druckgradiente oder allein durch Kontakt mit der Atmosphare, Es ist offensichtlich, daβ hiermit nur einzelne Punkte angerissen werden können, die Einblick in die Problematik dieses Gebietes erlauben. Insbesondere sollen die grundsatzlichen Arten von Ankerausbildung unter dem Gesichtswinkel der Dauerhaftigkeit der Felsverankerungen diskutiert werden.

2. EINLFLÜSSE AUF DIE DAUERBESTÄNDIGKElT VON FELSANKERUNGEN

Fuer das Zusammenspiel zwischen Gebirge und Ankerung werden bestimmte Annahmen ueber das Verhalten des Gebirges und die Wirkung der Anker getroffen, die aus Vorwegerkundungen ueber die felsmechanischen Eigenschaften des Gebirges abgeleitet werden. Der Anker wird auf dieses Zusammenspiel mit dem Gebirge hin dimensioniert und die Tragfahigkeit festgelegt. Die Annahmen muessen jedoch bei den Ausbrucharbeiten standig ueberprueft werden, damit im Endzustand die zulassigen Spannunqen im Anker nicht ueberschritten werden. Die Überbeanspruchung von Ankern fuehrt nicht nur zu einem veranderten rnechanischen Verhalten des Zuggliedes zB, zu erhöhter Relaxation, erhöhter Spannungsriβkorrosionsgefahr, erhöhter Riβbreite mit Gefahr von' Zutritt von aggressiven Medien sondern auch zu Auflockerungserscheinungen des Gebirges, die zu Verschiebungen in Trennflachen quer zur Ankerachse fuehren können und die den Anker und den Korrosionsschutz evtl, völlig unplanmaβig beanspruchen. Je nach Post-Failure-Verhalten des Gebirges kann dadurch ein erhöhter Ausbauwiderstand erforderlich werden, der von einer gegebenen Verankerung nicht mehr uebernehmbar ist (Egger, 1973). Die Anker, die als schlaffe oder vorgespannte Bewehrung das Gebirge durchsetzen, können dadurch plötzlich die Aufgabe von Duebeln erhalten, wofuer sie mitunter nicht ausgelegt sind. Insofern ist die richtige Annahme des Gebirgstragverhaltens unerlassliche Voraussetzung fuer den sicheren Einsatz von Felsankern.

2.2 Materialeigenschaften des Ankerzuggliedes

Unter den möglichen Materialien, die hohe Zugkrafte uebernehmen können, zeichnet sich bisher noch keines ab, das annahernd den Eigenschaften des Stahles gleichkommt und diesen ersetzen könnte.

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