CH659503A5

CH659503A5 - Verfahren zum erzeugen einer ausbauchung an einer litze aus stahldraht zu ihrer verankerung in bauteilen aus beton sowie vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens.

Info

Publication number: CH659503A5
Application number: CH775/83A
Authority: CH
Original assignee: Dyckerhoff & Widmann Ag
Priority date: 1982-03-05
Filing date: 1983-02-11
Publication date: 1987-01-30
Also published as: DE3207957C2; DE3207957A1; US4469756A; CA1198034A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer der birnenförmigen Ausbauchung eingeschlossenen Beton Ausbauchung an einer Litze aus Stahldraht zu ihrer Veranke- einen räumlichen Druckspannungszustand erzeugen.

rung in Bauteilen aus Beton, bei dem die Litze über einen 40 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglich-Bereich ihrer Länge axial gestaucht wird und damit die ein- keit zu schaffen, um bei einer derartigen, als Haftveranke-zelnen Drähte unter Spreizung plastisch verformt werden. rung für eine Litze dienenden Ausbauchung bei möglichst

Neben Stahlstäben, Stahldrähten und Stahldrahtbündeln kurzer Entwicklungslänge eine möglichst sanfte und gleichwerden in der letzten Zeit in zunehmendem Masse auch mässige Einleitung der Verankerungskräfte zu erreichen. Litzen aus hochfesten Stahldrähten als Bewehrungselemente 45 Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, für Stahlbeton und Spannbeton verwendet. Solche Litzen dass die Ausbauchung der Litze zumindest über den Teil bestehen aus einem sogenannten Zentraldraht, um den die ihrer Länge mit dem grössten Aussendurchmesser innerhalb äusseren Drähte in einer oder zwei ringförmigen Lagen grup- eines durch einen koaxial zur Litzenachse verlaufender piert sind ; die äusseren Drähte sind, ähnlich wie bei einem Zylindermantel begrenzten Hohlraumes erzeugt wird, an Drahtseil, verdrillt. so dessen Begrenzung sich die Drähte der Litze infolge ihrer

Litzen als Spannglieder werden in der Regel mit Keilver- durch die Stauchung bedingten Spreizung anlegen und dass ankerungen verankert. Keilverankerungen sind sowohl vom die Stauchung unter Anlage der Drähte an der Begrenzung Materialaufwand, wie vom Zeitaufwand für den Einbau her bei frei drehbarer Halterung der Litze an ihrem freien Ende verhältnismässig aufwendig ; dies fällt vor allem dann ins bis zur Vervollständigung der Ausbauchung fortgesetzt wird.

Gewicht, wenn die betreffende Verankerung fest einbeto- ss Die Drähte der Litze werden zweckmässig an ihrem freien niert werden soll, wenn das Spannglied an dieser Veranke- Ende durch eine Muffe zusammengehalten.

rungsstelle also nicht gespannt zu werden braucht. Darüber Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es hinaus ist es schwer, bei Keilverankerungen ohne zusätzliche durch Begrenzung der radialen Aufweitung der Ausbau-Massnahmen eine ausreichende Schwingungsfestigkeit zu chung infolge axialen Stauchens auf einfache Weise gelingt, erreichen. fio die einzelnen Drähte der Litze am radialen Ausknicken zu

Zur Verankerung eines aus mehreren Litzen bestehenden hindern und dafür ihre räumliche Verformung zu erzwingen. Spannkabels in Beton ist es bekannt, die einzelnen Litzen Wird die Aufweitung der Ausbauchung erfindungsgemäss nach einer radialen Auffächerung durch Aufdrehen zu ent- begrenzt, dann legen sich die einzelnen Drähte an die falten und zwischen die so gespreizten Drähte jeweils einen Begrenzung an und winkeln sich bei fortgesetzter axialer Abstandhalter einzulegen, wodurch unter elastischer Verfor- 6s Stauchung in Richtung der vorgegebenen Verdrillung der mung der Drähte eine örtliche Ausbauchung entsteht (FR-PS Litze an der Begrenzung ab. Dadurch werden gerade in der 1 551 162). Der Durchmesser der auf diese Weise erzeugten Mantellinie der erzeugten Ausbauchung verlaufende Draht-Ausbauchung ist verhältnismässig gering und der Abstand abschnitte mit mehr oder weniger scharfen Knicken ver-

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mieden und wird schon vom Beginn der Ausbauchung an einegleichmässige, langsam zunehmende räumliche Krümmung der einzelnen Drähte der Litze erreicht. Die räumliche Krümmung der Einzeldrähte bringt einen stetigen Übergang vom geraden Verlauf der Litze über eine schwache Krümmung in stärkere Krümmung. In einer erfindungsgemäss hergestellten Ausbauchung ist infolge der räumlichen Krümmung der Einzeldrähte die Summe der Umlenkwinkel besonders gross; sie beträgt ca. 270°. Dies hat eine Erhöhung des Verbundbeiwerts durch den Seilreibungseffekt zur Folge, so dass insgesamt eine Verankerung mit sehr gutem Dauerschwingverhalten auf kürzestem Wege ohne Vorlänge ermöglicht wird.

Durch Anordnung einer Muffe am freien Ende der Ausbauchung wird auch bei grösserer Festigkeit oder grösserem Durchmesser der Einzeldrähte und demzufolge verringerter bezogener Oberfläche eine im Gebrauchs- und Bruchzustand sichere Verankerung gewährleistet.

Gegenstand der Erfindung ist noch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Klemmbacken aufweisenden Halterung für die Litze und einem im axialen Abstand davon angeordneten, gegen die Halterung bewegbaren und eine Bohrung zur Abstützung des Litzenendes aufweisenden Druckstück, bei der zwischen der Halterung für die Litze und dem Druckstück koaxial zur Litzenachse ein Stauchrohr angeordnet ist.

Das Stauchrohr ist zweckmässig um seine Achse drehbar und längsverschieblich gelagert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer nach dem erfindungsge-mässen Verfahren erzeugten Ausbauchung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht und

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 5 in vergrösserter Darstellung das Druckstück sowie

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 3.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dient eine Vorrichtung, die in den Fig. 3 und 4 in Draufsicht und Seitenansicht dargestellt ist.

Die Stauchvorrichtung-1 umfasst einen Widerlagerblock 2, der nicht Gegenstand der Erfindung ist und beliebig ausgebildet sein kann. Im Beispiel der Fig. 3 und 4 sind in den Widerlagerblock 2 zwei Klemmbacken 3 schematisch dargestellt, die zur Litze 4 hin in Richtung der Pfeile 5 bewegbar sind und die Litze 4 auf eine verhältnismässig grosse Länge zwischen sich klemmend fixieren.

An dem Widerlagerblock 2 sind die Enden von vier Führungsstangen 6 befestigt, z.B. eingeschraubt, an deren jenseitigen Enden eine Kopfplatte 7 angeordnet, z.B. durch Muttern 8 angeschraubt ist. An der Kopfplatte 7 ist eine Zylinder-Kolben-Einheit 9 gelagert, deren Kolbenstange 10 ein Druckstück 11 trägt. Das Druckstück 11 ist mit einer stirnseitigen Bohrung 12 zum Einstecken der Litze 4 versehen, die sich in eine entsprechend kleinere Bohrung 13 für den Kerndraht der Litze 4 fortsetzt (Fig. 5).

Auf den Führungsstangen 6 sind zwei Führungsplatten 14 in Richtung des Doppelpfeils 15 verschieblich, die ein Stauchrohr 16 tragen. Das Stauchrohr 16 ist an den Führungsplatten 14 innerhalb eines Abstandhalterrohrs 17 in Richtung des Doppelpfeils 18 drehbar gelagert (Fig. 6).

Bei Betätigung der Vorrichtung 1 werden nach dem Einlegen einer Litze 4 und deren Einführen in die Bohrung 12 des Druckstücks 11 zunächst die Klemmbacken 3 in Richtung der Pfeile 5 gegeneinander bewegt und die Litze 4 in

Klemmstellung festgehalten. Sodann wird die Zylinder-Kolben-Einheit 9 betätigt. Beim Ausfahren ihres Kolbens bewegt sich das Druckstück 11 in Richtung auf den Widerlagerblock 2 hin, wodurch die Litze 4 in dem Bereich zwischen dem Druckstück 11 und dem Widerlagerblock 2 gestaucht wird.

Infolge der Stauchung erfahren die einzelnen Litzendrähte eine Ausbauchung in radialer Richtung nach aussen, die durch Anlage an der Innenfläche des Stauchrohrs 16 begrenzt wird. Bei Fortsetzung der Stauchbewegung über eine bestimmte Strecke legen sich die Einzeldrähte innen an das Stauchrohr 16 an, das sich infolge seiner drehbaren Lagerung innerhalb des Abstandhalterrohrs 17 und der Längsver-schieblichkeit entlang der Führungsstangen 6 bei fortschreitender Stauchbewegung mitdrehen und gegebenenfalls verschieben kann. Da auch die Litze in dem Druckstück 11 drehbar gelagert ist, wozu im allgemeinen die drehbare Lagerung des Kolbens 10 der Zylinder-Kolben-Einheit 9 ausreicht, erfolgt bei fortgesetzter Stauchung eine räumliche Verformung im Sinne einer Verdrillung der am Ausknicken durch das Stauchrohr 16 gehinderten Einzeldrähte, so dass sich die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Form der Ausbauchung ergibt.

Durch die eben beschriebene Verdrillung der Einzeldrähie während des Stauchvorganges entsteht aus der Litze ein in den Fig. 1 und 2 dargestellten Gebilde, in dem ihre Einzeldrähte räumliche Kurven beschreiben, die in verschiedenen Bereichen unterschiedlich ausgebildet sind. Ausgehend von einem Schnitt in der Ebene A, der in etwa noch einem normalen Querschnitt durch die Litze 4 entspricht, weiten sich die Aussendrähte 4' in einem Bereich 1 bis zur Schnittebene B unter Verdrillung im gleichen Drehsinn wie der Seilschlag der Litze 4 trompetenförmig auf. In einem Bereich II zwischen den Schnittebenen B und C verlaufen die Aussendrähte 4' wendeiförmig auf einem Zylindermantel (Fig. 2), dessen Durchmesser durch den Innendurchmesser des Stauchrohrs 16 bestimmt ist. Die Innenwand 16' des Stauchrohrs 16 ist in den Fig. 1 und 2 gestrichelt angedeutet. Nach einer etwas stärkeren Krümmung in der Schnittebene C wandern die Aussendrähte 4' über den Bereich III nach innen, um in der Schnittebene D mit verhältnismässig scharfem Knick in einem Endstummel zu enden, der von einer Muffe 19 zusammengehalten ist.

Durch die Verdrillung der Litze während des Stauchvorganges sind die Austrittswinkel der Einzeldrähte 4' im Schnitt A ausgehend von ihrer normalen Lage in der Litze sehr klein; sie können durch das Verhältnis von Stauchrohrdurchmesser zu freier Stauchlänge der Litze exakt vorbestimmt werden. Dadurch werden Knicke oder Beschädigungen der Einzeldrähte 4' mit Sicherheit vermieden, so dass die Ausbauchung in diesem Bereich mit der vollen Verankerungskraft belastet werden kann. Durch die Verdrillung entsteht eine räumliche Krümmung der Einzeldrähte 4' mit einem stetigen Übergang von schwacher Krümmung in stärkere Krümmung mit zwei hintereinanderliegenden, jeweils um ca. 90° räumlich gegeneinander verdrehten scharfen Krümmungen um etwa 90°, die infolge des Seilreibungseffektes eine hohe Kraftübertragung gewährleisten. Diese scharfen Krümmungen liegen in einem Bereich, in dem schon ein grosser Teil der Verankerungskraft durch die vorangegangenen schwächeren Krümmungen aufgenommen ist.

Die Form des Kerndrahtes 4" kann variiert werden. Da der Kerndraht 4" in die Fortsetzung 13 der Bohrung 12 eintreten kann, wird er später gestaucht als die anderen Drähte, so dass er deren Symmetrie nicht stört und keine Unordnung verursacht. Der Kerndraht 4" verläuft somit nach dem Stauchen innerhalb der Ausbauchung.

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2 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE der Drähte voneinander klein, so dass, wenn die Ausbau-

1. Verfahren zum Erzeugen einer Ausbauchung àn einer chung einbetoniert wird, zu befürchten ist, dass die einzelnen Litze aus Stahldraht zu ihrer Verankerung in Bauteilen aus Drähte nicht vollständig von Beton umhüllt werden. Da die Beton, bei dem die Litze über einen Bereich ihrer Länge axial einzelnen Drähte jeder Litze nur elastisch verformt werden, gestaucht wird und damit die einzelnen Drähte unter Sprei- 5 sind die Krümmungsradien der Ausbauchung gross, was zung plastisch verformt werden, dadurch gekennzeichnet, zwar die Festigkeit, insbesondere die Schwingungsfestigkeit dass die Ausbauchung der Litze (4) zumindest über den Teil nicht beeinträchtigt, aber zu einer grossen Länge der Haft-ihrer Länge mit dem grössten Aussendurchmesser innerhalb Verankerung führt.

eines durch einen koaxial zur Litzenachse verlaufenden Es ist weiterhin bekannt, eine Litze durch Anwendung

Zylindermantel begrenzten Hohlraumes erzeugt wird, an io axialen Drucks so zu stauchen, dass die einzelnen Drähte dessen Begrenzung sich die Drähte (4' ) der Litze (4) infolge unter plastischer Verformung seitlich ausknicken und eine ihrer durch die Stauchung bedingten Spreizung anlegen, und Ausbauchung in Form eines Doppelkegels bilden (DE-PS dass die Stauchung unter Anlage der Drähte an der Begren- 2 557 072). Wenn der Durchmesser dieser Ausbauchung auch zung bei frei drehbarer Halterung der Litze an ihrem freien so gross gewählt werden kann, dass der Beton gut in den Ende bis zur Vervollständigung der Ausbauchung fortgesetzt is Innenraum der Ausbauchung eindringen und die einzelnen wird. Drähte satt umhüllen kann, so besteht durch das Ausknicken
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, der Drähte die Gefahr, dass am Beginn der Ausbauchung die dass die Drähte (4' ) der Litze (4) an ihrem freien Ende durch plastische Verformung der Drähte so gross ist, dass die Zugfe-eine Muffe (19) zusammengehalten werden. stigkëit und die dynamische Festigkeit herabgesetzt werden.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach 20 Die Summe der durch das Ausknicken der Drähte erzeugten Anspruch 1 oder 2 mit einer Klemmbacken aufweisenden Umlenkwirbel ist zu klein, um die volle Bruchlast zu überHalterung für die Litze und einem im axialen Abstand davon nehmen. Um unter diesen Umständen die Sicherheit der Verangeordneten, gegen die Halterung bewegbaren und eine ankerung zu gewährleisten, ist es üblich, eine sogenannte Bohrung zur Abstützung des Litzenendes aufweisenden Vorlänge vorzusehen, d.h. der Ausbauchung eine gerade Druckstück, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hai- 25 Strecke der Litze vorzuschalten, in der schon ein Teil der terung für die Litze (4) und dem Druckstück (11) koaxial zur Verankerungskraft durch Haftverbund verankert wird, so Litzenachse ein Stauchrohr (16) angeordnet ist. dass am Beginn der Ausbauchung nicht mehr die volle Ver-
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- ankerungskraft vorhanden ist.

zeichnet, dass das Stauchrohr ( 16) um seine Achse drehbar Um den Biegeradius am Beginn der Ausbauchung, also gelagert ist. . 30 dort, wo noch die volle Spannkraft vorhanden ist, zu
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn- begrenzen, ist es beim Erzeugen einer Ausbauchung mit etwa zeichnet, dass das Stauchrohr ( 16) längsverschieblich gela- birnenförmiger Gestalt bekannt, die Krüm mung der Drähte gert ist. am Beginn der Aufweitung z.B. durch eine Krümmungsmatrize vorzugeben (DE-OS 2 755 454). Im übrigen Bereich

35 erfahren aber auch bei dieser Haftverankerung für eine Litze die Drähte eine verhältnismässig starke Krümmung mit nach innen gerichteten Leibungsdrücken, die in dem im Inneren