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Drahtbündelverankerung für Betonkonstruktionen
Gegenstand der Erfindung ist eine Drahtbündelverankerung für Betonkonstruktionen, mit von den
Drahtenden des Bündels durchsetztem Anker.
Es sind verschiedene Drahtbündelverankerungen bekannt, die einen Anker aus Stahl besitzen, in wel- chem eine Mehrzahl von Drähten durch Keile, aufgestauchte Köpfchen u. dgl. verankert sind.
Eine solche Verankerung sollte folgenden Erfordernissen genügen :
1. Das einzelne Drahtbündel muss auf einer möglichst kleinen Fläche des Ankers befestigt werden können. Nur damit ist es möglich, ein Drahtbündel auf seine ganze Länge und vor allem an den beiden
Enden in Ausnehmungen oder Hüllen von geringem Querschnitt zu führen, ohne dass die Drähte an den
Enden zu grosse Knickwinkel aufweisen, was technisch und praktisch sehr wichtig ist.
2. Der Anker muss einwandfrei gegen die vorzuspannende Konstruktion abgestützt werden können.
3. Falls es sich nicht um eine feste, sondern um eine Vorspannverankerung handelt, muss am Anker eine Spanneinrichtung angreifen können.
4. Ferner sollte der Anker sowohl allein als auch in Verbindung mit andern Verankerungsteilen Verwendung finden können ; z. B. als fester Anker für ein oder mehrere Drahtbündel, als sogenannter Durchstossanker, als einfacher Stützanker mit Unterlagsstücken oder als Anker, der gegen erhärteten Einpress- mörtel abgestützt werden kann.
Obwohl die meisten bekannten Drahtbündelverankerungen die eine oder andere der genannten Bedingungen befriedigend erfüllen können, ist doch bisher keine Verankerung bekanntgeworden, die allen vier Bedingungen gleichzeitig gerecht wird.
Die vorliegende Erfindung geht nun von einer Drahtbündelverankerung aus, bei welcher ein mit Aussengewinde versehener zylindrischer Ankerkörper mit durch zylindrische zueinander parallele Bohrungen gesteckten Drahtenden vorgesehen ist. Es ist hiebei der Anker als Büchse mit von den Drahtenden durchsetztem Boden ausgebildet. Aus Fertigungsgründen muss hiebei der Aussendurchmesser der Büchse relativ gross gegenüber dem Durchmesser des für den Drahtdurchzug einzig zur Verfügung stehenden Bodens sein. Man erhält auf diese Weise einen Anker von verhältnismässig sehr grossem Durchmesser und sehr gro- sser Länge.
Bei einer derartigen bekannten Drahtbündelverankerung für Betonkonstruktionen mit einem zylindri- schen Anker, welcher Aussengewinde sowie achsparallele, von den Drahtenden des Bündels durchsetzte zylindrische Bohrungen aufweist, besteht nun die Erfindung darin, dass der Anker als Vollkörper mit ebener Stirnfläche ausgebildet ist, gegen welche an die Drahtenden angestauchte Köpfchen anliegen, wobei das Verhältnis der gesamten Drahtquerschnittsflächen zur gesamten Querschnittsfläche des Ankers mindestens 0,2 beträgt. Ein derartiger Anker besitzt die aus Festigkeitsgründen bei einer bestimmten Drahtzahl und Vorspannkraft minimal zulässigen Abmessungen. Erst eine derartige kompakte Bauweise des Ankers gestattet dessen vielfache Verwendbarkeit.
Durch Einhaltung dieses Verhältnisses ist eine sehr enge Bündelung der Drähte möglich, ohne dass die einwanifreie Abstützmöglichkeit des Ankers an der Betonkonstruktion irgendwie beeinträchtigt wird. Der Anker kann zylindrisch und mit Aussengewinde versehen oder als Platte für ein oder mehrere Bündel ausgebildet sein.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt ; es zeigt Fig. 1 in
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Stirnansicht einen zylindrischen Anker mit Aussengewinde, Fig. 2 im Axialschnitt einen Anker nach Fig. 1, zwei Varianten der Drahtverankerung zeigend, Fig. 3 ein erstes Beispiel einer den Anker nach Fig. 1 ver- wendenden festen Verankerung im Axialschnitt, Fig. 4 - 6 je ein weiteres Beispiel einer den Anker nach
Fig. 1 verwendenden Verankerung im Axialschnitt, Fig. 7 und 8 im Axialschnitt ein weiteres Beispiel einer
Verankerung in zerlegtem bzw. zusammengebautem Zustand, Fig. 9 im Axialschnitt eine den Anker nach
Fig. l verwendenden Drahtbündelkupplung, Fig. 10a und 10b im Axialschnitt ein Beispiel einer Kombina- tion aus Verankerung eines ersten und Kupplung eines zweiten Drahtbündels.
Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Anker ist ein zylindrischer Vollkörper mit ebenen Stirnflächen mit
Aussengewinde 2 und mit einer Vielzahl von zylindrischen Bohrungen 3. Die Bohrungen 3 liegen im Querschnitt auf einem Netz von sich unter einem Winkel von 600 kreuzenden Linien. Der Bohrungsabstand wird dadurch sehr klein und die Bohrungen lassen sich mittels einer automatischen Koordinatenbohrmaschine herstellen. Beim gezeichneten Beispiel sind 55 Bohrungen 3 vorgesehen ; diese Zahl kann aber entspre- chend den im Spannbetonbau üblichen Drahtbündeln von 6 - 55 oder mehr Drähten variieren. Der Draht- durchmesser, dem der Durchmesser der Bohrungen 3 angepasst ist, liegt üblicherweise zwischen 5 und
12 mm.
Wie Fig. 2 zeigt, dient jede Ankerbohrung 3 zum Durchstecken eines Drahtes 4. Nach der in Fig. 2 oben gezeigten Variante sind die einzelnen Drähte 4, die aus höchstwertigem Stahl bestehen, mit angestauchen Köpfchen 4a versehen, deren dem Draht zugekehrte ebene Stirnfläche gegen die ebene Aussenfläche des Ankers 1 abgestützt ist. Bei der in Fig. 2 unten gezeigten Variante sind die Drähte 4 mit konischen Köpfchen 4b versehen, die in konischen Ansenkungen der Bohrungen 3 abgestützt sind. Es versteht sich, dass die Drähte 4 auch in anderer Weise, z. B. mittels Keilen oder Gewinde im Anker 1 verankert sein könnten.
Die Drähte 4 bzw. deren Bohrungen sind so über den Ankerquerschnitt verteilt angeordnet, dass das Verhältnis der totalen Drahtquerschnittsfläche zu der von einer Umhüllungslinie aller Bohrungen umgrenzten Fläche mindestens 0,2 beträgt. Praktisch ist es möglich dieses Verhältnis mit 0, 3-0, 5 anzunehmen.
Bei einem gedrungenen Anker 1 nach Fig. 1 und 2 ist es anderseits möglich für das Verhältnis der totalen Drahtquerschnittsfläche zur Gesamtquerschnittsfläche oder zur Kernquerschnittsfläche des Ankers einen Wert von mindestens 0,2 einzuhalten ; in praktischen Fällen lässt sich dafür ohne weiteres ein Wert von 0, 25-0, 4 erreichen.
Fig. 3 zeigt eine Festverankerung, wie sie bei verhältnismässig kurzen Spanngliedern zur Anwendung kommt. Das Spannglied (Drahtbündel) wird in diesem Fall nur auf einer, d. h. auf der nicht gezeichneten Seite gefasst, gespannt und verankert, während die sogenannte feste Seite im betreffenden Endteil der Betonkonstruktion einbetoniert wird. Beim gezeichneten Beispiel sind die Drähte 4 des Spanngliedes im Anker 1 verankert, wobei auf dessen Aussengewinde eine Verankerungsscheibe 5 aufgeschraubt ist.
Wie die Fig. 4-6 zeigen, lässt sich der gedrungene, zylindrische Anker 1, der zweckmässig aus einem vergüteten, legierten Stahi besteht, ohne weiteres für die verschiedensten Verankerungsarten verwenden. Gemäss Fig. 4 ist der Anker 1 durch eine zylindrische Ausnehmung 6 in der Betonkonstruktion nach aussen geführt und mittels einer Mutter 7 gegen eine in die Betonkonstruktion eingelassene Unterlagsplatte 8 abgestützt. Gemäss Fig. 5 ist der Anker 1 auf der den Drähten 4 zugekehrten Stirnseite mit einer Abstützplatte 9 verbunden, die unter Zwischenlage von Unterlagstücken 10 gegen die Platte 8 abgestützt ist.
Beim Beispiel nach Fig. 6 ist der Anker 1 analog dem vorangehend genannten Beispiel mit einer über den Ankerumriss vorstehenden Abstützplatte 9 versehen. Bei dieser Verankerungsart wird das Spannglied mittels einer z. B. am Gewinde des Ankers 1 angreifenden Zugvorrichtung gespannt, wobei der Anker innerhalb einer entsprechenden Ausnehmung 6 der Betonkonstruktion verbleibt. Dann wird hinter die, Platte 9 Mörtel 11 in die Ausnehmung 6 eingespritzt, wobei der Anker solange in seiner Spannlage gehalten wird, bis der Mörtel 11 erhärtet ist. Danach'stützt sich der Anker 1 mit seiner Platte 9 auf dem erhärteten Mörtel 11 ab. Der Einpressmörtel 11 ist durch eine Bewehrungseinlage 12, z. B. eine Drahtschraube umschnürt.
Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte, gedrungene Anker 1 kann auch mit weiteren Ankerteilen kombiniert werden, wie dies beispielsweise in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist. Bei diesem Beispiel ist eine auf das Aussengewinde 2 des Ankers 1 passende Zughülse 13 mit Innen- und Aussengewinde von annähernd doppelter Ankerlänge vorgesehen. Auf den sich vor dem Spannen des Spanngliedes in der Ausnehmung 6 der Betonkonstruktion liegenden Anker 1 wird die Zughülse 13 so weit aufgeschraubt, dass sie mit ihrer halben Länge noch über den Anker 1 vorsteht. Dann wird in diesen vorstehenden Zughülsenteil die Spindel einer nicht gezeichneten Zugvorrichtung eingeschraubt. Beim anschliessenden Spannen des Spanngliedes wird der Anker 1 mit der Zughülse 13 mindestens teilweise aus der Ausnehmung 6 der Betonkonstruktion heraus-
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gezogen.
Auf den vorstehenden Zughülsenteil wird nun eine Mutter 14 aufgeschraubt, mittels welcher das
Spannglied gegen eine Unterlagsplatte 8 an der Betonkonstruktion abgestützt wird (Fig. 8). Die Zughülse 13 wird aus dem für ihren Verwendungszweck geeignetsten Werkstoff, zweckmässig einem zähen Walzstahl hergestellt. Diese Möglichkeit der den unterschiedlichen Beanspruchungen von Anker und Zughülse angepassten Werkstoffwahl für diese Elemente ist ein besonderer Vorteil dieser mehrteiligen Verankerung.
Wie die Fig. 9, 10a, 10b zeigen, lassen sich alle bzw. ein Teil der Elemente der in den Fig. 7 und 8 gezeigten Verankerung auch zur Schaffung einer Drahtbündelkupplung verwenden. Wo relativ lange Spannglieder erforderlich sind, z. B. im Grossbrückenbau, ist es oft notwendig, zwei oder mehrere Drahtbündel miteinander zu verbinden. Gemäss Fig. 9 ist an beiden miteinander zu kuppelnden Drahtbündelenden ein Anker l vorgesehen, wobei vor dem Verbinden der beiden Spannglieder auf den Anker des einen Spanngliedes eine Zughülse 13 aufgeschraubt ist, u. zw. so, dass ihre eine Stirnseite nicht über die die Drahtköpfchen abstützende Stirnseite des Ankers vorsteht.
Dann wird der Anker 1 des andern Spanngliedes unmittelbar vor den Anker des ersten Spanngliedes gelegt, worauf die Zughülse 13 über den zweiten Anker in die in Fig. 9 gezeigte Lage geschraubt wird.
In den Fig. 10a und 10b ist ein Beispiel gezeigt, bei welchem unter Verwendung der beim Beispiel nach Fig. 7 und 8 vorgesehenen Ankerteile und in gleicher Weise ein erstes Spannglied gespannt und gegen die Betonkonstruktion abgestützt, worauf nach dem Entfernen der Zugspindel ein Gewindebolzen 15 von annähernd doppelter Länge des Ankers 1 in den vorstehenden Teil der Zughülse 13 des verankerten Spanngliedes eingeschraubt wird. Auf den Anker 1 des zweiten Spanngliedes wird eine Zughülse 13 annähernd bündig mit der Abstützfläche der Drahtköpfchen aufgeschraubt bevor der Anker 1 dieses Spanngliedes zum Anliegen an die freie Stirnfläche des Gewindebolzens 15 gebracht wird.
Dann wird die letztgenannte Zughülse 13 analog dem Beispiel nach Fig. 9 über den vorstehenden Teil des Gewindebolzens 15 geschraubt (Fig. 10b), so dass eine einwandfreie Kupplung zwischen den beiden Spanngliedern geschaffen ist.
Die Anker aller beschriebenen Beispiele gewährleisten eine sehr kompakte Bündelung der Drähte. Damit wird nicht nur ein relativ kleiner Anker erzielt, was seine Herstellung aus bestgeeignetem Material wirtschaftlich tragbar macht, sondern die sonst übliche Spreizung der Drähte an der Verankerungsstelle fällt praktisch weg. Durch Einhalten der genannten Flächenverhältnisse lässt sich, wie gezeigt, auch ein Anker herstellen, der als Grundkörper für die verschiedensten Kombinationen mit andern Ankerteilen verwendbar ist, was seine Anwendung für die verschiedensten Verankerungsarten ermöglicht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Drahtbündelverankerung für Betonkonstruktionen mit zylindrischem Anker, der Aussengewinde sowie achsparallele von den Drahtenden des Bündels durchsetzte zylindrische Bohrungen besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker als Vollkörper mit ebener Stirnfläche ausgebildet ist, gegen welche an die Drahtenden angestaucht Köpfchen anliegen, wobei das Verhältnis der gesamten Drahtquerschnittsflächen zur gesamten Querschnittsfläche des Ankers mindestens 0,2 beträgt.
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Wire bundle anchoring for concrete structures
The invention relates to a wire bundle anchorage for concrete structures, with from the
Wire ends of the bundle pierced anchor.
Various wire bundle anchors are known which have an anchor made of steel in which a plurality of wires through wedges, upset heads and the like are known. Like. Are anchored.
Such anchoring should meet the following requirements:
1. The individual wire bundle must be able to be attached to the smallest possible area of the anchor. This is the only way to make a bundle of wires over its entire length and, above all, on both
To lead ends in recesses or sheaths of small cross-section without the wires on the
Ends have too large kink angles, which is very important technically and practically.
2. The anchor must be able to be supported properly against the structure to be prestressed.
3. If the anchorage is not a fixed but a prestressing anchorage, a tensioning device must be able to act on the anchor.
4. Furthermore, the anchor should be able to be used both alone and in conjunction with other anchoring parts; z. B. as a fixed anchor for one or more wire bundles, as a so-called piercing anchor, as a simple support anchor with shims or as an anchor that can be supported against hardened grout.
Although most known wire bundle anchors can satisfactorily meet one or the other of the conditions mentioned, no anchoring has yet become known which meets all four conditions at the same time.
The present invention is based on a wire bundle anchorage in which a cylindrical anchor body provided with an external thread is provided with wire ends inserted through cylindrical bores parallel to one another. The anchor is designed as a sleeve with the bottom penetrated by the wire ends. For manufacturing reasons, the outer diameter of the bushing must be relatively large compared to the diameter of the base that is only available for the wire feed. In this way, an anchor with a comparatively very large diameter and very large length is obtained.
In such a known wire bundle anchorage for concrete structures with a cylindrical anchor, which has external threads and axially parallel cylindrical bores penetrated by the wire ends of the bundle, the invention now consists in that the anchor is designed as a solid body with a flat face against which the Wire ends abut upset heads, the ratio of the total wire cross-sectional areas to the total cross-sectional area of the anchor being at least 0.2. Such an anchor has the minimum permissible dimensions for reasons of strength with a certain number of wires and pretensioning force. Only such a compact design of the armature allows its multiple uses.
By maintaining this ratio, a very tight bundling of the wires is possible without the immovable possibility of supporting the anchor on the concrete structure being impaired in any way. The anchor can be cylindrical and provided with an external thread or designed as a plate for one or more bundles.
In the drawing, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown; it shows Fig. 1 in
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Front view of a cylindrical anchor with an external thread, FIG. 2 in axial section an anchor according to FIG. 1, showing two variants of the wire anchoring, FIG. 3 a first example of a fixed anchorage using the anchor according to FIG. 1 in axial section, FIG. 6 another example of one after the anchor
Fig. 1 using anchoring in axial section, Fig. 7 and 8 in axial section, a further example of a
Anchoring in the disassembled or assembled state, FIG. 9 in an axial section according to the anchor
1 using a wire bundle coupling, FIGS. 10a and 10b in axial section an example of a combination of anchoring a first and coupling a second wire bundle.
The armature shown in FIGS. 1 and 2 is a cylindrical solid body with flat end faces
External thread 2 and with a multiplicity of cylindrical bores 3. The bores 3 lie in cross section on a network of lines crossing each other at an angle of 600. The distance between the holes becomes very small and the holes can be made using an automatic coordinate drilling machine. In the example shown, 55 holes 3 are provided; however, this number can vary according to the wire bundles of 6 - 55 or more wires customary in prestressed concrete construction. The wire diameter to which the diameter of the bores 3 is adapted is usually between 5 and
12 mm.
As shown in FIG. 2, each anchor hole 3 is used to insert a wire 4. According to the variant shown above in FIG. 2, the individual wires 4, which are made of the highest quality steel, are provided with upset heads 4a, the flat end face facing the wire against the flat outer surface of the armature 1 is supported. In the variant shown at the bottom in FIG. 2, the wires 4 are provided with conical heads 4b, which are supported in conical countersinks in the bores 3. It goes without saying that the wires 4 can also be used in other ways, e.g. B. could be anchored in the anchor 1 by means of wedges or threads.
The wires 4 or their bores are arranged distributed over the armature cross-section in such a way that the ratio of the total wire cross-sectional area to the area bounded by an envelope line of all bores is at least 0.2. In practice it is possible to assume this ratio as 0.3-0.5.
In the case of a compact anchor 1 according to FIGS. 1 and 2, on the other hand, it is possible to maintain a value of at least 0.2 for the ratio of the total wire cross-sectional area to the total cross-sectional area or to the core cross-sectional area of the anchor; in practical cases a value of 0.25-0.4 can easily be achieved for this.
Fig. 3 shows a fixed anchorage as it is used in relatively short tendons. The tendon (wire bundle) is in this case only on one, i.e. H. grasped, tensioned and anchored on the side not shown, while the so-called fixed side is concreted in in the relevant end part of the concrete structure. In the example shown, the wires 4 of the tendon are anchored in the anchor 1, an anchoring disk 5 being screwed onto its external thread.
As shown in FIGS. 4-6, the compact, cylindrical anchor 1, which advantageously consists of a tempered, alloyed steel, can easily be used for a wide variety of types of anchoring. According to FIG. 4, the anchor 1 is guided to the outside through a cylindrical recess 6 in the concrete structure and is supported by means of a nut 7 against a support plate 8 embedded in the concrete structure. According to FIG. 5, the armature 1 is connected on the end face facing the wires 4 to a support plate 9, which is supported against the plate 8 with the interposition of support pieces 10.
In the example according to FIG. 6, the armature 1 is provided with a support plate 9 protruding beyond the armature outline, analogously to the example mentioned above. In this type of anchoring, the tendon is by means of a z. B. tensioned on the thread of the anchor 1 acting pulling device, the anchor remains within a corresponding recess 6 of the concrete structure. Then, behind the plate 9, mortar 11 is injected into the recess 6, the anchor being held in its tensioned position until the mortar 11 has hardened. The anchor 1 then rests with its plate 9 on the hardened mortar 11. The grout 11 is reinforced by a reinforcement insert 12, for. B. wrapped around a wire screw.
The compact anchor 1 shown in FIGS. 1 and 2 can also be combined with further anchor parts, as shown, for example, in FIGS. 7 and 8. In this example, a tension sleeve 13 that fits onto the external thread 2 of the armature 1 and has internal and external threads of approximately twice the armature length is provided. The tension sleeve 13 is screwed onto the anchor 1, which is located in the recess 6 of the concrete structure before the tensioning of the tendon, so that it still projects over the anchor 1 with half its length. Then the spindle of a pulling device, not shown, is screwed into this protruding pull sleeve part. During the subsequent tensioning of the tendon, the anchor 1 with the tension sleeve 13 is at least partially out of the recess 6 of the concrete structure.
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drawn.
A nut 14 is now screwed onto the above tension sleeve part, by means of which the
The tendon is supported against a base plate 8 on the concrete structure (Fig. 8). The tension sleeve 13 is made of the most suitable material for its intended use, expediently a tough rolled steel. This possibility of selecting the material for these elements, which is adapted to the different stresses on the anchor and tension sleeve, is a particular advantage of this multi-part anchoring.
As FIGS. 9, 10a, 10b show, all or some of the elements of the anchoring shown in FIGS. 7 and 8 can also be used to create a wire bundle coupling. Where relatively long tendons are required, e.g. B. in large bridge construction, it is often necessary to connect two or more wire bundles together. According to FIG. 9, an anchor l is provided on both wire bundle ends to be coupled with one another, a tension sleeve 13 being screwed onto the anchor of the one tensioning member prior to the connection of the two tensioning members, u. zw. So that one of its end faces does not protrude beyond the end face of the anchor that supports the wire heads.
Then the anchor 1 of the other tendon is placed directly in front of the anchor of the first tendon, whereupon the tension sleeve 13 is screwed over the second anchor into the position shown in FIG.
In FIGS. 10a and 10b an example is shown in which, using the anchor parts provided in the example according to of approximately twice the length of the anchor 1 is screwed into the protruding part of the tension sleeve 13 of the anchored tendon. A tension sleeve 13 is screwed onto the armature 1 of the second tendon almost flush with the support surface of the wire heads before the armature 1 of this tendon is brought into contact with the free end face of the threaded bolt 15.
Then the last-mentioned tension sleeve 13 is screwed over the protruding part of the threaded bolt 15 analogously to the example according to FIG. 9 (FIG. 10b), so that a perfect coupling is created between the two tension members.
The anchors of all the examples described ensure a very compact bundling of the wires. This not only achieves a relatively small anchor, which makes it economically viable to manufacture it from the most suitable material, but the otherwise common spreading of the wires at the anchoring point is practically eliminated. By adhering to the surface ratios mentioned, it is also possible, as shown, to produce an anchor which can be used as a base body for the most varied of combinations with other anchor parts, which enables it to be used for the most varied types of anchoring.
PATENT CLAIMS:
1. Wire bundle anchoring for concrete structures with a cylindrical anchor, the external thread and axially parallel cylindrical bores penetrated by the wire ends of the bundle, characterized in that the anchor is designed as a solid body with a flat end face against which the heads are upset against the wire ends, the ratio of the total wire cross-sectional areas to the total cross-sectional area of the armature is at least 0.2.