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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Spannen
eines Stufenankers gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Patentanspruchs 1 und unabhängigen
Patentanspruchs 7.
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Verpressanker
sind hinlänglich
bekannt, beispielsweise als Erd- oder Felsanker. In der Regel bestehen
sie aus einer Vielzahl achsparalleler Zugglieder aus Stahlstäben, Stahldrähten oder
Stahldrahtlitzen, die in ein Bohrloch eingeführt werden. Durch Verpressen
im Bohrlochtiefsten entsteht ein Verpresskörper, der die Zugglieder zur
Lastübertragung in
den Untergrund in Verbund mit dem umgebenden Erdreich bringt. Der
Längsabschnitt
eines Zugglieds, der zur Lastabtragung dient, wird als Verankerungslänge Ltb bezeichnet. Am gegenüberliegenden Ende sind die
Zugglieder in einer sich gegen das luftseitige Bohrlochende abstützenden
Verankerungsscheibe mit Hilfe von Verankerungskeilen verankert.
Beim Spannen des Verpressankers können sich die Zugglieder in
dem Bereich zwischen Verankerungsscheibe und Verpresskörper frei
dehnen. Dieser Bereich wird deshalb auch als freie Stahllänge Ltf genannt.
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Ein
Stufenanker stellt eine besondere Ausführungsform eines Verpressankers
dar, bei dem sich der Lastübertragungsbereich
nicht konzentriert am Ende des Verpressankers befindet, sondern
sich über
einen größeren Längsabschnitt
des Verpressankers verteilt. Durch die Verteilung der Ankerkraft auf
einen verlängerten
Lastübertragungsbereich
findet eine vergleichmäßigte Lasteintragung
in den Untergrund statt und damit eine Verbesserung der Ankerwirkung.
Die Verteilung der Lasten erreicht man durch die Verwendung von
Zugglieder unterschiedlicher Länge,
deren Enden in unterschiedlichen Bohrlochtiefen enden. Daraus ergibt
sich eine axiale Staffelung der Verankerungsstrecken Ltb im
Bohrloch.
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Beim
Spannen von Verpressankern erfordern die einschlägigen Normen, dass die Zugglieder aus
Sicherheitsgründen
bis zu einer vorgegebenen Prüflast
gespannt werden, bevor sie anschließend durch wiederholtes Ablassen
und Wiederanspannen mit der Last des Gebrauchszustandes beaufschlagt werden.
Für den
Spannvorgang ist es bei Verpressankern mit Zuggliedern gleicher
Länge üblich, hierzu
eine Bündelspannpresse
zu verwenden, bei der mit einem Pressenhub alle Zugglieder um den
gleichen Weg gedehnt werden. Dadurch stellt sich während des
Spannvorgangs in allen Zuggliedern ein identischer Spannungszustand
ein.
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Beim
Spannen von Stufenankern besteht hingegen die Problematik, dass
bei einheitlicher Dehnung aller Zugglieder aufgrund deren unterschiedlich freier
Stahllängen
Ltf sich unterschiedliche Spannungszustände einstellen
würden.
Kürzere
Zugglieder würden
gegenüber
längeren
Zuggliedern stärker beansprucht
werden, so dass sich die Prüflast
bei kürzeren
Zuggliedern schon bei einer Dehnung einstellte, bei der längere Zugglieder
noch weit unterhalb der Prüflast
liegen.
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Aus
diesem Grund werden Stufenanker mit untereinander hydraulisch verbundenen
Einzelspannpressen gespannt, d.h. jedem Zugglied ist eine Spannpresse
zugeordnet, die das Zugglied bis zum Erreichen der Prüflast dehnt.
Aufgrund der unterschiedlichen freien Stahllängen Ltf der
Zugglieder ergeben sich dabei unterschiedliche Dehnwege. Nach Erreichen
der Prüflast
werden die einzelnen Zugglieder auf eine einheitliche Gebrauchslast
eingestellt, d.h. nach Abschluss des Spannvorgangs weisen alle Zugglieder
unabhängig
von ihrer Länge
die gleiche Last im Gebrauchszustand auf.
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Durch
die Notwendigkeit eine Vielzahl von Einzelspannpressen vorhalten
und bedienen zu müssen
stellt sich diese Vorgehensweise sowohl in technischer als auch
wirtschaftlicher Hinsicht als äußerst aufwändig heraus.
Zusätzlich
ist mit dem Einsatz einer Vielzahl von Einzelspannpressen ein erheblicher Aufwand
für die
erforderliche Mess- und Protokollierarbeit verbunden. In technischer
Hinsicht trägt
das Beaufschlagen der einzelnen Zugglieder mit einer einheitlichen
Gebrauchslast zwar zu einer hohen Ankerkraft bei, hat jedoch den
Nachteil, dass im Falle unvorhergesehener Dehnungen des Ankers,
beispielsweise durch Verformungen im Untergrund, die Dehnungsreserven
der einzelnen Zugglieder unterschiedlich groß sind. Bei Zuggliedern mit
kürzerer freier
Stahllänge
sind die Reserven schon nach kurzer Überdehnung aufgebraucht mit
der Gefahr, dass diese Zugglieder versagen.
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Vor
diesem Hintergrund stellt sich der Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren
und eine Anordnung zum Spannen von Stufenankern anzugeben, mit dem der
Spannvorgang vereinfacht wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, das Tragverhalten eines Stufenankers bei Überdehnung
zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 sowie einer Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7
gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Das
Wesen der Erfindung liegt darin, ausgehend von den unterschiedlichen
freien Stahllängen
Ltf der einzelnen Zugglieder einen Dehnweg
bis zum Erreichen einer vorbestimmten Prüflast für jedes Zugglied zu berechnen.
Auf dieser Basis erfolgt dann ein Spannen aller Zugglieder in nur
einer Spannebene, wobei Zugglieder mit unterschiedlich freier Stahllänge nacheinander
und bis zum Erreichen der Prüflast mit
unterschiedlicher Dehnung gespannt werden. Die Dehnungsdifferenzen
im Spannweg zwischen unterschiedlichen Zuggliedern sind so gewählt, dass
sich erst mit Erreichen der Prüflast
in allen Zuggliedern gleichzeitig die gleiche Last einstellt.
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Der
Vorteil dieser Vorgehensweise liegt zunächst darin, dass nur eine Presse
für den
Spannvorgang benötigt
wird. Dies kann beispielsweise eine handelsübliche Bündelspannpresse sein, wodurch sich
für den
Betreiber eines erfindungsgemäßen Verfahrens
lediglich geringe Investitionskosten gegenüber der Verwendung von Einzelspannpressen
ergeben. Der Spannvorgang eines Stufenankers beschränkt sich
auf nur einem Arbeitshub und ist somit rasch bewerkstelligt. Da
nur eine Presse Verwendung findet, entsteht dabei ein nur geringer
Aufwand für
Mess- und Protokollierarbeiten. Dies gereicht der Erfindung zu einer
einfachen Bedienung und schnellen Ausführung des Spannvorgangs, was
nicht zuletzt deren Wirtschaftlichkeit steigert.
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Nach
Spannen der Zugglieder auf die Prüflast wird der Stufenanker
auf den Gebrauchszustand eingestellt. Dabei wird ein Zustand hergestellt, bei
dem die einzelnen Zugglieder um einen gegenüber der Dehnung unter Prüflast für alle Zugglieder gleichen
Betrag weniger stark gedehnt sind, so dass unter Gebrauchslast alle
Zugglieder die gleichen Dehnungsreserven bis zum Erreichen der Prüflast besitzen.
Bei einer Überdehnung
des Stufenankers im Gebrauchszustand kann daher die Ankerkraft ohne Überbeanspruchung
des Ankers gesteigert werden. Die beste Ausnutzung und damit maximale Tragkraft
ergibt sich mit dem gleichzeitigen Erreichen der Maximal- oder Prüflast in
allen Zuggliedern. Ein erfindungsgemäß vorgespannter Stufenanker
stellt somit ein Optimum an Sicherheit gegenüber Überdehnung dar.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es
zeigen
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1a einen
Längsschnitt
durch einen gespannten Stufenanker,
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1b den
Lastübertragungsbereich
des unter 1a dargestellten Stufenankers,
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2 einen
Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße Anordnung
zum Spannen des in 1 dargestellten
Stufenankers,
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3a und 3b eine
Seitenansicht und Draufsicht auf den Fixierabschnitt eines erfindungsgemäßen Spannkeils
der in 2 dargestellten Anordnung,
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4a und 4b eine
Seitenansicht und Draufsicht auf den Klemmabschnitt eines erfindungsgemäßen Spannkeils
der in 2 dargestellten Anordnung,
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5a und 5b eine
Seitenansicht und Draufsicht auf ein Justierelement für einen
erfindungsgemäßen Spannkeil
der in 2 dargestellten Anordnung,
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6 eine
teilgeschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Spannkeils
in Kombination mit einem erfindungsgemäßen Justierelement,
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7 einen
Längsschnitt
durch einen Stufenanker im Bereich der Spannebene während des Einrichtens
der Spannkeile,
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8 eine
weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Justierelements
und
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9 ein
Diagramm mit dem Last-Dehnungsverlauf der einzelnen Zugglieder.
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1 zeigt einen Erdanker als Stufenanker 1 im
Gebrauchszustand. Der Stufenanker 1 ist in ein Bohrloch 2 eingeführt, dessen
luftseitige Öffnung
von einer Auflagerplatte 3 eingefasst ist. Die Auflagerplatte 3 besitzt
eine zentrale Öffnung,
durch welche sich der Stufenanker 1 mit seinem luftseitigen
Ende hindurch erstreckt. Die Längsachse
des Stufenankers 1 ist mit 14 bezeichnet.
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Der
Stufenanker 1 setzt sich aus mehreren achsparallelen Zuggliedern 4, 5 und 6 zusammen. Jedes
der Zugglieder 4, 5 und 6 besteht im
wesentlichen aus einer Stahldrahtlitze 7, die über den
größten Teil
ihrer Länge
mit einer Ummantelung 8 versehen ist. Das dem Bohrlochgrund
zugeordnete Ende 9 der Stahldrahtlitze 7 hingegen
bleibt nackt. Durch die unterschiedlichen Längen der Zugglieder 4, 5 und 6 ergibt
sich eine in Längsrichtung 14 des
Stufenankers 1 gestaffelte Anordnung der Enden 9 der
Stahldrahtlitzen 7 im Bohrloch 2.
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Die
gegenüberliegenden
luftseitigen Enden der Zugglieder 4, 5 und 6 sind
durch Bohrungen in einer Verankerungsscheibe 10 geführt. Zur
Bildung einer Aufnahme 11 erweitern sich die Bohrungen
in Richtung der freien Ende der Zugglieder 4, 5 und 6 konusförmig. In
den Aufnahmen 11 sind in bekannter Weise dreigliedrige
segmentförmige
Verankerungskeile 12 angeordnet, die sich gegen die Verankerungsscheibe 10 abstützen und
dabei eine Klemmwirkung auf die Stahldrahtlitzen 7 ausüben, wodurch sich
eine Verankerung der Stahldrahtlitzen 7 in der Verankerungsscheibe 10 einstellt.
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Zur
Eintragung der Ankerkraft in den Untergrund ist das Bohrloch 2 mit
einem Injektionsmörtel 13 verpresst.
Im Bereich der freien Enden 9 kommt es dabei zu einem Verbund
zwischen den Litzen 7 und dem Injektionsmörtel 13,
so dass die Ankerkraft auf die Wandung des Bohrlochs 2 und
im Weiteren auf das umgebende Erdreich übertragen wird. Der Bereich
der Zugglieder 4, 5, 6, der zur Lastabtragung in
den Untergrund wirksam ist, ist als Verankerungslänge Ltb bezeichnet.
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Im
Bereich der Ummantelung 8 hingegen verhindert die Ummantelung 8 die
Ausbildung eines kraftschlüssigen
Verbundes zwischen den Litzen 7 und dem Injektionsmörtel 13.
Die Litzen 7 sind trotz des Injektionsmörtels 13 frei dehnbar
in der Ummantelung 8 angeordnet, so dass im Bereich der
Ummantelung 8 keine Lastübertragung in den Untergrund stattfinden
kann. Der Bereich der freien Dehnbarkeit der Litzen 7 wird
als freie Stahllänge
Ltf bezeichnet und ist in 1b lediglich
für das
Zugglied 6 eingezeichnet.
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Wie
aus 1b ersichtlich, erfolgt bei einem Stufenanker 1 die
Lasteintragung in den Untergrund entsprechend der im Bohrloch 2 gestaffelten
Anordnung der freien Enden 9 der Drahtlitzen 7.
Die Ankerkraft wird somit nicht konzentriert in eine Verankerungsebene
in den Untergrund eingetragen, sondern über einen durch die Wahl der
Staffelung der Zugelemente 4, 5, 6 bestimmbaren
Längsabschnitt,
der im vorliegenden Beispiel aus der dreifachen Verankerungslänge Ltb besteht.
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2 zeigt
eine Anordnung zum Spannen des in 1 beschriebenen
Stufenankers 1 in einem Längsschnitt. Auf der rechten
Seite der Darstellung sieht man das luftseitige Ende des Stufenankers 1 mit
Auflagerplatte 3, Verankerungsscheibe 10 und Verankerungskeilen 12.
Zum Zeitpunkt des Spannens des Stufenankers 1 sind die
Litzen 7 der Zugglieder 4, 5 und 6 noch
nicht hinter den Verankerungskeilen 12 abgetrennt (siehe 1), sondern setzen sich in der Längsachse 14 des
Stufenankers 1 fort, um die Anbringung einer Spannanordnung
zu ermöglichen.
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Die
in 2 dargestellte Spannanordnung umfasst im wesentlichen
eine Bündelspannpresse 15 mit
einem in der Ankerlängsachse 14 ausgerichteten, das
Gehäuse
der Bündelspannpresse 15 bildenden Spannzylinder 16 und
einem darin verschieblich angeordneten Spannkolben 17.
Der Spannzylinder 16 weist zur besseren Handhabung Handgriffe 18 auf, der
Spannkolben 17 eine zentrale Durchführung für die Litzen 7 der
Zugglieder 4, 5 und 6.
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2 zeigt
die Bündelspannpresse 15 in
der Ausgangsstellung für
den Spannvorgang, bei der der Spannkolben 17 vollständig in
den Spannzylinder 16 eingefahren ist. Zum Spannen des Stufenankers 1 wird
der Spannkolben 17 ausgefahren. Der dabei von dem Spannkolben 17 beschriebene
Spannweg definiert sowohl die Spannachse 26 als auch die
Spannrichtung 27.
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Bohrlochseitig
stützt
sich die Bündelspannpresse 15 auf
einem hohlzylindrischen Bauteil 19 ab, das zum Zurückhalten
der Verankerungskeile 12 in den Aufnahmen 11 der
Verankerungsscheibe 10 während des Spannens der Zugglieder 4, 5, 6 dient. Das
Bauteil 19 ist zu diesem Zweck auf die Verankerungsscheibe 10 aufgesetzt
und somit druckkraftübertragend
zwischen Bündelspannpresse 15 und Verankerungsscheibe 10 zwischengeschaltet.
Das Zurückhalten
der Verankerungskeile 12 bewirkt eine das Bauteil 19 stirnseitig
verschließende
Keilrückhaltescheibe 20.
Diese wandert beim Ablassen der Zugglieder 4, 5, 6 während des
Prüfvorgangs
mit den Verankerungskeilen 12 mit. Erst nach dem letzten Ablassen
und vor dem Aufspannen der Zugglieder 4, 5, 6 auf
die Gebrauchslast FW wird die Keilrückhaltescheibe 20 im
Bauteil 19 festgelegt.
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Der
Spannkolben 17 trägt
mit seinem freien Ende eine ebenfalls lochscheibenförmige Klemmplatte 21,
die in ihrer Ausbildung weitestgehend der Verankerungsscheibe 10 entspricht.
Die Klemmplatte 21 besitzt also Durchgangsbohrungen, die
sich zur Bildung von Aufnahmen 22 zu deren Stirnseite 23 hin konisch
erweitern. Durch jede Aufnahme 22 erstreckt sich die bloße Litze 7 der
Zugglieder 4, 5 und 6, die somit mit
ihrem freien Ende über
die Stirnseite 23 der Klemmplatte 21 hinausragen.
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Auf
den überstehenden
Enden der Litzen 7 sitzen Sperrelemente in Form von Spannkeilen 25, deren
Aufgabe darin besteht, die Litzen 7 für den Spannvorgang gegenüber der
Klemmplatte 21 in Spannrichtung 27 zu fixieren.
Dies geschieht durch Einklemmen der Litze 7 mittels eines
Spannkeils 25, der sich wiederum gegen die Wandung der
Aufnahme 22 der Klemmplatte 21 abstützt. Zwar
wird die Klemmkraft über
die gesamte Länge
des Spannkeils 25 in die Litze 7 eingetragen.
Zur Vereinfachung des Verständnisses
der Erfindung wird jedoch bei der weiteren Betrachtung die Klemmwirkung
auf eine idealisierte, radial zur Spannachse 26 ausgerichtete und
spannkeilspezifische Klemmebene A, B, C reduziert.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, sind die Spannkeile 25 vor
dem Spannen in Spannrichtung 26 gestaffelt angeordnet.
Der Spannkeil 25 für
die Litze 7 des Zugglieds 4 definiert somit die
Klemmebene A, der Spannkeil 25 für die Litze 7 des
Zugglieds 5 die Klemmebene B und der Spannkeil 25 der
Litze 7 des kürzesten
Zugglieds 6 die Klemmebene C. Der Abstand der Klemmebene
B von der Klemmebene A ist in 2 mit ΔI1 bezeichnet, der Abstand der Klemmebene
C von der Klemmebene A mit ΔI2.
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Dem
gegenüber
wird als Spannebene 24 diejenige radial zur Spannachse 26 ausgerichtete Ebene
bezeichnet, die sich beim Spannen des Stufenankers 1 in
Spannrichtung 27 bewegt und dabei die Spannkraft auf die
Zugglieder 4, 5, 6 überträgt. Eine Beaufschlagung einer
Litze 7 mit Spannkraft und damit eines Zugglieds 4, 5, 6 tritt
demgemäß erst ein,
wenn die Spannebene 24 deckungsgleich mit einer der Klemmebene
A, B, C geworden ist. Im vorliegenden Beispiel wird die Spannebene 24 von
der Klemmplatte 21 verkörpert.
Die Spannebene 24 und eine Klemmebene A, B, C sind dann
deckungsgleich, sobald der Spannkeil 25 fest in der Aufnahme 22 der Klemmplatte 21 sitzt.
Dieser Zustand ist in 2 für das Zugglied 4 wiedergegeben.
Infolge der geometrischen Abstimmung der Aufnahmen 22 der
Klemmplatte 21 auf die Geometrie der Spannkeile 25 liegt die
Spannebene 24 zudem in der Ebene der Stirnseite 23 der
Klemmplatte 21.
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Die
Funktion der beschriebenen Anordnung sowie der Verlauf des Spannvorgangs
wird später
unter zusätzlicher
Zuhilfenahme von 8 noch weiter erläutert.
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Der
nähere
Aufbau des zur Spannanordnung gehörenden Spannkeils 25 ist
in seiner Gesamtheit in 6 gezeigt, dessen einzelnen
Bestandteile in den 3a, 3b, 4a, 4b.
Die 3a und 3b zeigen
den Fixierabschnitt 30 des Spannkeils 25 in einer
Ansicht und Draufsicht. Der Fixierabschnitt 30 wird von
einem dickwandigen Hohlzylinder 31 gebildet, in dessen
Außenmantel
im unteren Bereich eine Ringnut 32 eingefräst ist.
Daraus ergibt sich an der unteren Stirnseite ein Ringflansch 33,
der sich durch einen gegenüber
dem Hohlzylinder 31 geringeren Außendurchmesser auszeichnet.
Auf halber Höhe
des Fixierabschnitts 30 sieht man ferner eine sich radial
durch die Zylinderwandung erstreckende Gewindebohrung 34,
die zur Aufnahme einer Madenschraube 35 (6)
dient.
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Im
Gebrauchszustand ist der Fixierabschnitt 30 zur Bildung
eines vollständigen
erfindungsgemäßen Spannkeils 25 mit
dem in den 4a und 4b dargestellten
Klemmabschnitt 36 axial zusammengefügt. Der Klemmabschnitt 36 besteht
im wesentlichen aus drei identischen Keilsegmenten 37, die
zylinderförmig
zusammengesetzt die Form eines Kegelstumpfes mit axialer Durchgangsbohrung
ergeben. Zur Verbesserung der Klemmkraftübertragung ist die Wandung
der Durchgangsbohrung profiliert ausgebildet. Die Segmente 37 besitzen
an ihrer äußeren Umfangsfläche eine
Ringnut 38, in welcher eine Ringfeder 39 angeordnet
ist, die die drei Segmente 37 zusammenhält. Solche Segmente 37 sind als
Keile zum Spannen und Verankern von Zuggliedern an sich bekannt.
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Erfindungsgemäß kommt
hinzu, dass sich die Segmente 37 im dickwandigen Bereich
zur gemeinsamen Bildung eines Verbindungsschaftes 42 mit
konstanter Dicke axial fortsetzen. In diesem Bereich besitzen die
Segmente 37 eine innen liegende Ringnut 40, so
dass sich am stirnseitigen Ende des Verbindungsschaftes 42 ein
Ringflansch 41 ( 6) ergibt.
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In 6 ist
ein kompletter Spannkeil 25 abgebildet, teilweise in einer
Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt.
Man sieht, wie eine formschlüssige Verbindung
durch axiales Aneinandersetzen des Fixierabschnitts 30 und
Klemmabschnitts 36 entsteht, wobei die Ringflansche 33 und 41 zur
Ausbildung einer Verzahnung jeweils in die Ringnuten 32 und 38 eingreifen.
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In
der Längsachse
des Spannkeils 25 bilden der Fixierabschnitt 30 und
Klemmabschnitt 36 einen durchgängigen Hohlraum, so dass ein
axiales Aufschieben des Spannkeils 25 auf eine in 6 lediglich
gestrichelt angedeutete Litze 7 von deren freiem Ende her
möglich
ist. Durch Einschrauben der Madenschraube 35 dringt diese
in den durchgehenden Hohlraum und stößt dabei auf die darin verlaufende Litze 7.
Mit Hilfe der Madenschraube 35 ist es also möglich, den
Fixierabschnitt 30 und damit den gesamten Spannkeil 23 gegenüber der
Litze 7 zu fixieren.
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Da
die Spannkeile 25 die Klemmebenen A, B, C definieren, ist
es für
die Erfindung wesentlich, die Spannkeile 25 in bestimmungsgemäßer Position auf
den Litzen 7 anzubringen. Für deren bestimmungsgemäße Position
ist ausschließlich
der vorab rechnerisch ermittelte axiale Abstand ΔI der Spannkeile 25 untereinander
maßgebend.
Der erfindungsgemäße axiale
Abstand ΔI
zwischen den Spannkeilen 25 der Zugglieder 4, 5 oder 6 entspricht
der Dehnungsdifferenz, die bei Aufbringen der Prüflast FP zu identischen
Spannungszuständen
in den einzelnen Zuggliedern 4, 5, 6 führt. Diese
Dehnungsdifferenz ΔI kann
bei Kenntnis der freien Stahllänge
Ltf und der Prüflast FP rechnerisch
ermittelt werden.
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Zum
erfindungsgemäßen Einrichten
der Spannkeile 25 auf den Litzen 7 der Zugglieder 4, 5 und 6 im
richtigen gegenseitigen Abstand dient vorteilhafterweise eine einheitliche
Bezugsebene, deren axialer Abstand zu den einzelnen Klemmebenen
A, B, C ermittelt und von der aus dann die Klemmebenen A, B, C eingemessen
werden.
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Im
vorliegenden Beispiel dient als Bezugsebene die Stirnseite 23 der
Klemmplatte 21, die gleichzeitig die Spannebene 24 darstellt.
Da der Spannkeil 25 des Zugglieds 4 fest in der
Aufnahme 22 der Klemmplatte 21 sitzt, befindet
sich dessen Klemmebene A bereits in der Spannebene 24 und
damit in der Bezugsebene. Es müssen
daher nur noch die Abstände ΔI1 von der Bezugsebene zur Klemmebene B des
Spannkeils 25 des Zugglieds 5 und ΔI2 von der Bezugsebene zur Klemmebene C des
Spannkeils 25 des Zugglieds 6 eingemessen werden.
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Für diesen
Arbeitsvorgang eignet sich vorteilhafterweise das vor allem in den 5a und
b dargestellte Justierelement 45, dessen erfindungsgemäße Verwendung
die 6 und 7 zeigen. Das Justierelement 45 besteht
im wesentlichen aus einer Ringscheibe 46, die im Durchmesser
und der Größe der Durchgangsöffnung dem
Fixierabschnitt 30 entspricht. Am Außenumfang der Ringscheibe 46 ist eine
Gewindemutter 47 befestigt, durch welche ein Gewindestab 48 senkrecht
zur Ebene der Ringscheibe 46 geschraubt werden kann. Mit
Hilfe einer Kontermutter 49 lässt sich die Lage des Gewindestabs 48 gegenüber der
Ringscheibe 46 festlegen. Auf dem oberen Ende des Gewindestabs 48 sitzt
eine Kappenmutter 50. Für
jeden einzurichtenden Spannkeil 25 wird vorzugsweise ein
eigenes Justierelement 45 vorgehalten.
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Die
Verwendung der Justierelemente 45 geht aus den 6 und 7 hervor.
Da ein Spannkeil 25 mit seiner Oberseite mit dem bekannten, spannkeilspezifischen
Betrag p über
die Klemmebene A, B, C hinausragt und die Justierelemente 45 mit der
Unterseite der Ringscheibe 46 eine Kontaktfläche mit
der Oberseite der Spannkeile 25 ausbilden, wird zunächst der
Gewindestab 48 eines jeden Justierelements 45 auf
den erforderlichen Überstand
P1,2 + ΔI1,22 gegenüber der Unterseite der Ringscheibe 46 eingestellt
(siehe 6). ΔI1,2 entspricht dem vorab rechnerisch ermittelten
Betrag, um welchen die kürzeren
Zugglieder 5 und 6 gegenüber dem längsten Zugglied 4 weniger
stark gedehnt werden müssen, damit
bei Erreichen der Prüflast
FP sich in allen Zuggliedern 4, 5 und 6 der
gleiche Spannungszustand einstellt.
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Die
so voreingestellten Justierelemente 45 werden zusammen
mit den Spannkeilen 25 in der aus 7 ersichtlichen
Art und Weise auf die Enden der Litzen 7 der Zugglieder 5 und 6 geschoben,
bis der Gewindestab 48 jeweils auf die Stirnseite 23 der Klemmplatte 21 aufläuft. Dadurch
stellt sich der erfindungsgemäße Abstand ΔI1,2 der Klemmebenen A, B, C zueinander ein.
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Durch
Eindrehen der Madenschraube 35 erfolgt eine Fixierung der
Spannkeile 25 auf den Litzen 7 in dieser Position.
Danach können
die Justierelemente 45 wieder von den Litzen 7 abgenommen
werden. Der auf diese Weise erreichte Zustand entspricht dem in 2 dargestellten
Ausgangszustand vor dem Betätigen
der Bündelspannpresse 15.
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Eine
alternative Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Justierelements 52 ist
in 8 dargestellt. Dort sieht man einen kreisscheibenförmigen Grundkörper 53 der
entsprechend der Anzahl und Anordnung der Zugglieder 4, 5, 6 mit
Durchgangsbohrungen versehen ist. Die Bohrungen besitzen an ihrer
inneren Mantelfläche
eine Innengewinde, das infolge der gewählten Darstellung nicht sichtbar
ist.
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Durch
jede der Bohrungen erstreckt sich jeweils eine Abstandshülse 54 deren
Außenmantel
ein mit dem Innengewinde korrespondierendes Außengewinde 55 besitzt.
Auf diese Weise sind die Abstandshülsen 54 in die Durchgangsbohrungen
des Grundkörpers 53 einschraubbar.
Durch mehr oder weniger weites Einschrauben der Abstandshülsen 54 in
den Grundkörper 53 kann
die Lage des freien Endes der Abstandshülsen 54 eingestellt
werden. Eine auf die Abstandshülse 54 aufgeschraubte
und sich gegen den Grundkörper 53 abstützende Kontermutter 56 fixiert
die Lage der Abstandshülse 54 in
der eingestellten Position.
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Auf
diese Weise werden die Abstandshülsen 54 in
ihrer gegenseitigen Lage derart eingestellt, dass ihre freien Enden
im Abstand der Klemmebenen A, B, C angeordnet sind, wobei die Abstandshülsen 54 mit
dem größten Überstand
zum Grundkörper 53 den
Zuggliedern 4, 5 mit längerer freier Stahlstrecke Ltf zugeordnet sind und Abstandshülsen 54 mit
kleinerem Überstand
zum Grundkörper 53 den
Zuggliedern 5, 6 mit kleinerer freier Stahllänge Ltf.
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Der
bestimmungsgemäße Gebrauch
eines solchen Justierelementes 52 erfolgt nach dem die Sperrelemente,
das heißt
im vorliegenden Beispiel die Spannkeile 25 bestehend aus
Klemmabschnitt 36 und Fixierabschnitt 30 auf die
einzelnen Litzen 7 aufgeschoben worden sind. Danach werden
die freien Enden der Litzen 7 der einzelnen Zugglieder 4, 5, 6 einzeln
jeweils durch die ihnen zugeordnete Abstandshülse 54 hindurch gefädelt und
das Justierelement 52 insgesamt auf den Litzen 7 in
Richtung der Klemmplatte 21 geschoben. Dabei geraten die
einzelnen Spannkeile 25 nach und nach in Anlage mit den
freien Enden der Abstandshülsen 54,
wodurch sich ein Abstand der Spannkeile 25 entsprechend dem
Abstand der Klemmebenen A, B, C untereinander ergibt. Um den Spannweg
möglichst
kurz zu gestalten, wird das Justierelement 52 vorteilhafterweise soweit
auf den Stufenanker 1 aufgeschoben, bis die Abstandshülse 54 mit
dem größten Überstand über den
Grundkörper 53 den
Spannkeil 25 auf dem Zugglied 4, 5 mit
der längsten
freien Stahllänge
Ltf in die zugehörige Aufnahme 22 in
der Klemmplatte 21 drückt.
Die in Längsrichtung
gestaffelte Anordnung der übrigen
Spannkeile 25 auf den Zuggliedern 5, 6 mit
kürzerer
freier Stahllänge
Ltf ergibt sich dabei von selbst.
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Der
Spannvorgang wird nachfolgend anhand der 2 und 9 näher beschrieben.
Mit Ausfahren des Spannkolbens 17 aus der Bündelspannpresse 15 wird
die Klemmplatte 21 entlang der Spannachse 26 in
Richtung des Pfeils 27 bewegt. Da die Spannkeile 25 auf
den Litzen 7 der längsten
Zugglieder 4 bereits fest in der Aufnahme 22 der
Klemmplatte 21 sitzen, befindet sich die Spannebene 24 in
der Klemmebene A. Durch Ausfahren des Spannkolbens 17 wird
eine linear ansteigende Last im Zugglied 4 erzeugt. Der
Lastverlauf entspricht der in 9 dargestellten
Linie a.
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Nach
Erreichen eines Spannwegs von ΔI1 gelangt die Spannebene 24 in eine
mit der Klemmebene B deckungsgleiche Position, das heißt die Spannkeile 25 auf
der Litze 7 des zweitlängsten
Zugglieds 5 sitzen passgenau in den Aufnahmen 22. Durch
weiteres Ausfahren des Spannzylinders 17 werden nun beide
Zugglieder 4 und 5 gedehnt, wobei die Last im
Zugglied 4 weiter gesteigert und eine Last mit dem Verlauf
b im Zugglied 5 initiiert wird.
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Mit
dem weiteren Spannen des Stufenankers 1 gelangt die Spannebene 24 nach
Zurücklegen
des Spannwegs ΔI2 in den Bereich der Klemmebene C und damit
die Spannkeile 25 auf den Litzen 7 des kürzesten
Zugglieds 6 in die Aufnahmen 22. Durch weiteres
Ausfahren des Spannzylinders 17 bis zu einem maximalen
Spannweg ΔImax sind nun alle Zugglieder 4, 5 und 6 mit
der Prüflast
FP beaufschlagt. Der Spannungsverlauf des
Zugglieds 6 ist mit c bezeichnet.
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Wie
aus 9 hervorgeht ist der Lastanstieg in den einzelnen
Zuggliedern 4, 5 und 6 bei konstanter
Dehnung um so steiler, je kürzer
deren freie Stahllänge
Ltf ist. Aus diesem Grund weisen kürzere Zugglieder
einen Spannungsverlauf mit höherer
Steigung auf. Der Abstand ΔI1 der Klemmebene A von B sowie der Abstand ΔI2 der Klemmebene A von C ist dabei unter
Berücksichtigung
der jeweiligen freien Stahllängen
Ltf so gewählt, dass die Spannungsverläufe a, b,
c mit zunehmendem Spannweg derart konvergieren, dass in den einzelnen
Zuggliedern 4, 5 und 6 gleichzeitig die
Prüflast
FP erreicht wird.
-
Durch
anschließendes
Ablassen des Stufenankers 1 durch Zurückfahren des Spannkolbens 17 und
anschließendes
Aufspannen durch Dehnung um den Wert ΔIW werden
die einzelnen Zugglieder 4, 5 und 6 auf
die Gebrauchslast FW des Stufenankers 1 eingestellt.
Das Erreichen der Gebrauchslast FW wird über den
damit korrespondierenden Pressendruck angezeigt. In diesem Zustand
weisen längere Zugglieder
höhere
Spannungen auf als kürzere
Zugglieder (9). Daraus ergibt sich eine
einheitliche Dehnungsreserve für
alle Zugglieder 4, 5, 6 des Stufenanker 1 in
der Höhe
von ΔImax – ΔIW.