Die Bundesanstalt für Wasserbau in Karlsruhe (BAW) prüft in einem aktuellen Forschungsprojekt die Einflussgrößen auf die Tragfähigkeit von verpressten Verankerungselementen. Verpresste Verankerungselemente werden eingesetzt, um Bauwerke sicher im Boden oder Fels zu verankern. Sie bieten eine kraftschlüssige Verbindung zwischen einer Konstruktion und dem Untergrund, indem sie durch Verpressung von beispielsweise Zement, Zementleim oder anderen Injektionsstoffen dauerhaft fixiert werden.
Einsatzgebiete von Verankerungselementen:
- Baugrubensicherung
- Hang-, Ufer- und Felssicherung
- Brückenbau
- Fundamentverstärkung
- Talsperren und Staudämme
Was sind Verpresskörper und Verpressanker?
Ein Verpressanker ist eine spezielle Art von Anker, der zur Befestigung von Bauwerken im Boden oder Fels genutzt wird. Er besteht aus einem Ankerkopf, einem Ankerzugglied (z. B. Spannstahl oder Litzen) und einem im Boden verpressten Ankerkörper. Zur Installation wird ein Bohrloch in den Boden oder Fels gesetzt. Der Anker wird eingeführt und mit einem Zementleim, Zementmörtel oder Injektionsharz verpresst (Verpresskörper). Nach dem Aushärten des Verpresskörpers kann der Anker gespannt und belastet werden.
Der Verpresskörper bildet den verfestigten Abschnitt des Verpressankers. Durch die Injektion von beispielsweise Zementleim entsteht eine feste Verbindung zwischen Anker und Baugrund, die für eine optimale Lastübertragung sorgt.
Bildquelle: Bundesanstalt für Wasserbau (BAW)
Versuchsaufbau
Um die Einflussgrößen auf die Tragfähigkeit von verpressten Verankerungselementen zu testen, werden kleinmaßstäbliche Modellversuche durchgeführt. Die getesteten Verpresskörper bestehen aus Zementleim und verfügen über einen Durchmesser von 90 mm, inklusive einer Stahlarmierung. Die Bodenstruktur bei diesen Tests ist Fein- und Mittelsand. Für den Test werden Erddrucksensoren vom Typ KDE-1MPA bzw. KDE-500KPA in den Versuchsboden eingebaut, um anschließend die Spannungsänderungen bei der Herstellung von Verpresskörpern zu messen.
Die mechanischen Spannungen rund um den Anker und Ankerauszug werden in mehreren radialen Abständen vom Anker entfernt in alle Richtungen gemessen und mit einem numerischen Modell abgeglichen. So kann überprüft werden, ob die theoretischen Berechnungen mit den realen Messwerten übereinstimmen.
Diese Spannungen werden in verschiedenen Stadien überwacht: Währen dem Einsetzen des Leerrohrs, dem Einfüllen von Zementleim in das Leerrohr, dem Ziehen der Verrohrung sowie der Ausübung von Druck auf den flüssigen Zementleim.
Bildquelle: Bundesanstalt für Wasserbau (BAW)
Nach einer Aushärtezeit von einer Woche erfolgt das Herausziehen des Ankers aus dem Boden unter erneuter Überwachung der Spannungsverteilung.
Wichtig bei diesen Versuchen sind vor allem eine kompakte Sensorgeometrie und ein elastisches Sensorkabel, damit die Sensoren im Versuchsbehälter flexibel und lagegenau angeordnet und ausgerichtet werden können, um Spannungen in beliebigen Abständen zu den Verankerungselementen zu messen. Die Erddrucksensoren KDE-1MPA bzw. KDE-500KPA von Althen erfüllen alle hierfür nötigen Anforderungen.
Über die Erddrucksensoren
Die Miniatur-Bodendrucksensoren der Serien KDE-PA und KDF-PA sind speziell für Modellversuche im Bauwesen konzipiert. Mit einem Durchmesser von nur 50 mm lassen sie sich optimal in Testaufbauten integrieren. Ihre Doppelmembranstruktur minimiert die Oberflächenverschiebung der Messoberfläche, wodurch eine präzise und störungsfreie Erfassung der Spannungsverteilung im Boden gewährleistet wird.
Die Sensoren bestehen vollständig aus Edelstahl und erfüllen die Schutzklasse IP68, was sie auch für den Einsatz unter extremen Bedingungen geeignet macht. Für eine einfache Installation sind sie mit zwei Kabelvarianten verfügbar – entweder mit seitlichem oder mittigem Anschluss auf der Rückseite. Dank ihrer robusten Bauweise stellen sie eine kostengünstige und zuverlässige Lösung für präzise Erddruckmessungen in Forschungs- und Praxisanwendungen dar.
Erddrucksensoren für den realen Betrieb
Auch für den direkten Einsatz auf Baustellen bietet Althen die passenden Sensoren an. Die Bodendrucksensoren KDA-PA/KDB-PA und KDC-PA/KDD-PA verfügen über einen Außendurchmesser von 200 bzw. 100 mm und Doppelmembranstruktur. Während der KDA-PA zur Messung des Drucks im Boden sowie zur Überwachung des Verhaltens von Böschungen eingesetzt wird, eignet sich der KDB-PA zur Messung des Drucks in Erdwällen oder auf Wandflächen von Bauwerken. KDC-PA/KDD-PA Erddrucksensoren können den Bodendruck in Hoch- und Küstenbauwerken zuverlässig messen. Alle Sensoren können auch zur Überwachung von dynamischen Erddrücken oder Wellen eingesetzt werden.
Über die Messkette
Für eine optimale Signalverstärkung liefert Althen auch ganze Messketten, die sowohl die Sensorik als auch passende Messverstärker enthalten. Diese werden optimal auf die Ausgabesignale angepasst. Für die Tests mit den verpressten Verankerungselementen wurde eine Messkette aus den Erddrucksensoren KDE-1MPA und KDE-500KPA sowie einem SG-KP 1-Kanal-DMS-Messverstärker verwendet.
Haben Sie Fragen zu unseren Sensoren?
Kontaktieren Sie uns - wir helfen Ihnen gerne weiter!