-
Die
Erfindung betrifft eine Spannschlossvorrichtung zum Verspannen von
Betonschalelementen, mit zwei Pratzen und einem Keil, wobei die
Pratzen in einer Verspannrichtung gegeneinander verschiebbar sind,
wobei der Keil in der Spannschlossvorrichtung entlang einer Keilführungsrichtung
geführt
ist, und wobei das Maß des
Vortriebs des Keils in der Spannschlossvorrichtung die Verschiebung
der Pratzen bestimmt.
-
Eine
gattungsgemäße Spannschlossvorrichtung
ist beispielsweise aus der
DE
35 45 273 A1 bekannt.
-
Betonschalelemente
werden zum Errichten von Begrenzungen für zu gießende Betonkörper wie etwa
Gebäudewände eingesetzt.
Um ausgießbare Begrenzungen
zu erhalten, müssen
in der Regel mehrere Betonschalelemente fest miteinander verbunden
werden. Zum Verbinden der Betonschalelemente werden Spannschlösser eingesetzt.
-
Die
Betonschalelemente bestehen im Wesentlichen aus einer Schalhaut,
einem Rahmen und Verstrebungen zur Stabilisierung des Rahmens. Im Bereich
der Kreuzungen von Verstrebungen und Rahmen werden die Spannschlösser angeordnet. Jeweils
eine Pratze eines Spannschlosses umgreift jeweils einen Rahmenabschnitt
von zwei zu verbindenden Betonschalelementen, und mittels eines Keils
werden die beiden Pratzen – und
damit die Betonschalelemente – gegeneinander
verspannt, d.h. die Pratzen werden in einer Verspannrichtung aufeinander
zu und ineinander verfahren.
-
In
den Spannschlossvorrichtungen des bekannten Standes der Technik
haben die Richtung der Translation des Keils beim Eintreiben in
die Spannschlossvorrichtung während
des Verspannens (=Keilführungsrichtung)
und die Verspannrichtung einen rechten Winkel zueinander. Werden
mit einer solchen Spannschlossvorrichtung zwei horizontal benachbarte
Betonschalelemente verbunden, d.h. horizontal verspannt, so wirkt
die Schwerkraft in vollem Umfang auf den Keil in einer Weise, dass
dieser in Richtung einer stärkeren
Verspannung gezogen wird.
-
Um
Grenzflächen
von zwei benachbarten Betonschalelementen, die besonders große Kräfte erfahren
(etwa Gelenkecken oder Außenecken)
zu verspannen, wird gleichzeitig eine Vielzahl von Spannschlossvorrichtungen
benachbart eingesetzt. Die Spannschlossvorrichtungen sind dann typischerweise
auf einer Geraden (z. B. untereinander) angeordnet, mit jeweils
parallelen Verspannbewegungen der Pratzen und parallelen, auf einer
einzigen Geraden stattfindenden Bewegungen der Keile beim Verspannen.
-
Dadurch
besteht das Problem, dass die Keile der einzelnen Spannschlossvorrichtungen
sich gegenseitig behindern können.
Die Spannschlossvorrichtungen müssen
um mindestens eine Keillänge (das
ist die Erstreckung eines Keils in Richtung der Keilführungsrichtung,
wenn der Keil in einer Spannschlossvorrichtung angeordnet ist) beabstandet
sein. Dies begrenzt die Zahl der Spannschlossvorrichtungen, die
zur Sicherung einer Grenzfläche
von zwei benachbarten Betonschalelementen eingesetzt werden können.
-
In
der Praxis wird aber eine noch größere Beabstandung der Spannschlossvorrichtungen
eingehalten, da die Keile beim Aufbau und Abbau der Spannschlossvorrichtungen
Bewegungsraum benötigen.
Bei einer Beabstandung lediglich in der Größenordnung der Keillänge müsste eine
genaue Auf- und Abbaureihenfolge der Spannschlossvorrichtungen eingehalten
werden, denn nur eine am Rand befindliche Spannschlossvorrichtung
hat genügend Platz
zum Bewegen des Keils. Weiterhin sollten auch ausreichende Abstände der
Keilenden zu jeder Art von Hindernissen eingehalten werden, so dass
ein Einsatz von Werkzeugen, insbesondere von Hämmern, zum Eintreiben und Lösen der
Keile möglich ist.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, eine Spannschlossvorrichtung
vorzustellen, bei der eine Behinderung von benachbart angeordneten
Spannschlossvorrichtungen durch deren Keile auch bei einer geringen
Beabstandung der Spannschlossvorrichtungen vermieden werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe dadurch gelöst,
dass die Keilführungsrichtung
und die Verspannrichtung einen Winkel α kleiner als 90° einschließen.
-
Beim
Verspannen von zwei Betonschalelementen überspannen die beteiligten
Spannschlossvorrichtungen eine typischerweise gerade verlaufende
Grenzlinie zwischen den Betonschalelementen. Die Spannschlossvorrichtungen
werden auf einer Geraden, die parallel zu dieser Grenzlinie verläuft, nebeneinander
bzw. übereinander
angeordnet, wobei die Verspannbewegungen der Pratzen der Spannschlossvorrichtungen
zueinander parallel verlaufen. Dadurch, dass die Keilführungsrichtung
erfindungsgemäß nicht
senkrecht zur Verspannrichtung verläuft, liegen die Keile mit ihren
Längsrichtungen nicht
mehr alle auf einer einzigen Geraden. Der Vortrieb der Keile erfolgt
anders als im Stand der Technik nicht für alle Keile entlang jener
einzigen Geraden, sondern der Vortrieb erfolgt für jeden Keil auf einer eigenen
Geraden. Dadurch wird Bewegungsraum für die Keile erschlossen. Der
Abstand der jeweils eigenen Geraden voneinander ist abhängig vom
Winkel α und
der Beabstandung der Spannschlossvorrichtungen. Erfindungsgemäß wird der
Abstand der jeweils eigenen Geraden so gewählt, dass dieser wenigstens
einem Durchmesser eines Keils (ggf. dem Maximaldurchmesser eines
Keils) einspricht, so dass es zu keinen Berührungen der Keile mehr kommen kann.
-
Durch
die erfindungsgemäße Lehre
kann eine größere Anzahl
von Spannschlossvorrichtungen pro Länge der Grenzlinie von benachbarten
Betonschalelementen zum Verspannen eingesetzt werden. Dadurch können Verbindungen
von Betonschalelementen sicherer gemacht werden und insbesondere die
maximal verträgliche
mechanische Belastung von Betonschalelementen gesteigert werden.
-
Im
Stand der Technik ist es vorgesehen, die verspannende Vortriebsrichtung
der Keile streng mit der Schwerkraft auszurichten, um die Keile
gegen ein unbeabsichtigtes Lösen,
etwa in Folge von Erschütterungen,
zu sichern. Es ist jedoch völlig
ausreichend, einen ausreichenden vektoriellen Anteil der Vortriebsrichtung
parallel zur Schwerkraft zu führen. Selbst
bei einer Abweichung von 45° der
Keilvortriebsrichtung gegen den Schwerkraftvektor stehen noch ca.
70% der Gewichtskraft des Keils zum Halten der Verspannposition
zur Verfügung,
entsprechend dem Sinus von 45°.
-
Bevorzugt
wird eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Spannschlossvorrichtung,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Winkel α zwischen 40° und 85°, insbesondere näherungsweise 70° beträgt. Diese
Winkelbereiche sind besonders geeignet für Keildimensionen und Betonschalelementabmessungen,
die derzeit im Gebrauch sind. Auch ist die Sicherungswirkung der
Schwerkraft noch ausreichend.
-
Besonders
bevorzugt ist eine Weiterbildung dieser Ausführungsform, bei der der Winkel α näherungsweise
45° beträgt. Bei
diesem Winkel kann die Spannschlossvorrichtung sowohl zum Verbinden
von horizontal benachbarten als auch vertikal benachbarten Betonschalelementen
gleichermaßen
gut eingesetzt werden, d.h. das Spannschloss kann gleich gut mit
horizontaler oder vertikaler Verspannrichtung betrieben werden.
Dabei ist stets eine Position der Spannschlossvorrichtung wählbar, in
der der Keil durch mehr als 70% seiner Gewichtskraft in die Verspannposition
forciert wird.
-
Weiterhin
bevorzugt ist eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Spannschlossvorrichtung,
bei der für
den Winkel α gilt
α ≤ 90°-arctan (B/L),
mit
L: Länge
des Keils in Keilführungsrichtung,
und B: größte Breite
des Keils gemessen quer zur Keilführungsrichtung und in der Ebene
von Keilführungsrichtung
und Verspannrichtung. Werden solche Spannschlossvorrichtungen in
einem Abstand A, gemessen senkrecht zur Verspannrichtung bzw. parallel
zur Grenzlinie der Betonschalelemente, angeordnet, wobei der Abstand
A größer oder
gleich L ist, so ist eine gegenseitige Behinderung der Keile, insbesondere ein
Aneinanderstoßen
der Keile bei Auf- oder Abbau der Spannschlossvorrichtungen, ausgeschlossen. Eine
Wahl des Abstandes A größer als
die Keillänge L
ist bisher bei allen bekannten Betonschalsystemen mit Spannschlossvorrichtungen
eingehalten worden, und die erfindungsgemäße Ausführungsform kann mit allen Handhabungsvorteilen
bei solchen bestehenden Betonschalelementen eingesetzt werden.
-
Bevorzugt
ist weiterhin eine Ausführungsform,
bei der der Keil durch eine der Pratzen allein geführt ist.
Dadurch wird die Führung
des Keils vereinfacht. Der Winkel α kann dann sehr exakt eingestellt
werden.
-
Eine
vorteilhafte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Spannschlossvorrichtung
sieht vor, dass der Keil mindestes eine Vertiefung und/oder Erhebung
aufweist, die schräg
zur Keilführungsrichtung verläuft, und
dass mindestens eine der Pratzen ein Profil aufweist, das ein die
Vertiefung und/oder Erhebung des Keils eingreift. Das Profil kann
beispielsweise als Zahnreihe ausgebildet sein. Dergestalt profilierte
Spannschlossvorrichtungen können
in einem breiten Bereich von Übersetzungsverhältnissen
(Vortrieb gegen Verspannweg) ausgelegt werden; sie können insbesondere
auch gut für
Winkel α kleiner oder
gleich 45° ausgestaltet
werden.
-
Eine
andere vorteilhafte Ausführungsform sieht
vor, dass der Keil einen entlang der Keilführungsrichtung sich verjüngenden
Querschnitt aufweist. Der Keil nimmt also in seiner Breite in Vortriebsrichtung
ab. Spannschlossvorrichtungen, die auf der Wirkung der veränderlichen
Außendimension des
Keils beruhen, sind mechanisch besonders einfach und daher kostengünstig.
-
Eine
Weiterbildung der Ausführungsform
mit profilierter Spannschlossvorrichtung ist vorteilhafter Weise
so gestaltet, dass der Keil eine entlang der Keilführungsrichtung
konstante Größe, insbesondere einen
konstanten Durchmesser, aufweist. Der Keil behält damit seine Breite entlang
der Vortriebsrichtung bei. Das vereinfacht die Führung des Keils in der Spannschlossvorrichtung
erheblich, und der Winkel α kann
besonders leicht und exakt eingestellt werden.
-
Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform,
bei der die Spannschlossvorrichtung zur Montage an Innengelenkecken
oder Außengelenkecken oder
rechtwinkligen Außenecken
von Betonschalelementen anordenbar ist. An diesen Positionen sind besonders
große
Kräfte
auf die Betonschalelemente zu erwarten, so dass die einzusetzenden
Verspannmittel besonders leistungsfähig sein müssen. Durch die erfindungsgemäße Lehre
kann eine große
Zahl von Spannschlossvorrichtungen in engem Abstand voneinander
montiert werden, so dass auch große Kräfte bewältigt werden können.
-
Ebenfalls
in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt ein Betonschalungssystem,
umfassend Betonschalelemente und erfindungsgemäße Spannschlossvorrichtungen
der oben beschriebenen Art, wobei die Betonschalelemente jeweils
mehrere Montagepositionen, insbesondere Verstrebungen, für die Spannschlossvorrichtungen
aufweisen, wobei die Montagepositionen voneinander in einer Richtung
senkrecht zur Verspannrichtung der an den Montagepositionen zu montierenden
Spannschlossvorrichtungen in einem Abstand A beabstandet sind, dadurch
gekennzeichnet, dass für
den Winkel α gilt: α ≤ 90°-arcsin (B/A),
mit B: größte Breite
des Keils gemessen quer zur Keilführungsrichtung und in der Ebene
von Keilführungsrichtung
und Verspannrichtung. Bei dieser Geometrie können die Keile unabhängig voneinander
beliebig in oder entgegen der Keilführungsrichtung bewegt werden,
ohne dass die Keile zusammenstoßen
könnten.
Die Enden der Keile sind außerdem
einem Monteur gut zugänglich.
Die Vorteile der Erfindung kommen besonders gut zur Geltung, wenn
der Abstand A kleiner oder näherungsweise
gleich der Länge
L eines Keiles ist. In diesem Falle stellt das erfindungsgemäße Betonschalungssystem
die einzige Möglichkeit
dar, die Keile bzw. die Spannschlossvorrichtungen in diesem Abstand
einsetzbar und verwendbar zu machen. Besonders bevorzugt ist eine
Kombination des erfindungsgemäßen Betonschalungssystems
mit der Ausführungsform
der Spannschlossvorrichtungen, bei der gilt α ≤ 90°-arctan (B/L). In diesem Fall überlappen
die Längen
der Keile auch nicht nebeneinander, so dass eine besonders einfache
Montage der Spannschlossvorrichtungen aufgrund des freien Zugangs
möglich
ist.
-
Bei
den beschriebenen Ausführungsformen verläuft typischerweise
die Verspannrichtung und die Keilführungsrichtung parallel zu
den Ebenen der Schalhäute
der Betonschalelemente, wenn die Schalhäute eine gemeinsame Ebene besitzen.
Auch als zum Erfindungsgedanken zugehörig wird eine Spannschlossvorrichtung
angesehen, bei der die Keilführungsrichtung
nicht parallel zur Ebene der Schalhäute verläuft, sondern mit der Ebene
einen Winkel α' > 0° und
bevorzugt 0° < α' < 10° einschließt. Dies
kann mit Winkeln α =
90 ° oder
auch α < 90° kombiniert
werden. Der Winkel α' > 0° kann
auch eine Kollision von Keilen benachbarter Spannschlossvorrichtungen
verhindern. Allerdings ist der Bewegungsspielraum für die Keile
durch die der Spannschlossvorrichtung zugewandte Rückseite
der Schalhaut begrenzt.
-
Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der
Zeichnung. Ebenso können
die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale
erfindungsgemäß jeweils einzeln
für sich
oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden.
Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als
abschließende
Aufzählung
zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung
der Erfindung.
-
Die
Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigt:
-
1a : eine rechtwinklige
Außenecke
zweier Betonschalelemente mit Spannschlossvorrichtungen nach dem
Stand der Technik;
-
1b : eine rechtwinklige
Außenecke
zweier Betonschalelemente mit erfindungsgemäßen Spannschlossvorrichtungen;
-
2: eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Spannschlossvorrichtung
mit schrägem
Keil;
-
3a: eine Anordnung von drei
Keilen von vorbekannten Spannschlossvorrichtungen auf einer Gerade,
wobei die Keile auf der Geraden verlaufen;
-
3b: eine Anordnung von verschwenkten Keilen
von erfindungsgemäßen Spannschlossvorrichtungen
auf einer Verbindungsgeraden, wobei die Keile gegen die Verbindungsgerade
verschwenkt sind;
-
3c: eine Vergrößerung des
mittleren Keils von 3b;
-
3d: eine Anordnung von verschwenkten Keilen
von erfindungsgemäßen Spannschlossvorrichtungen
auf einer Verbindungsgeraden, wobei die Keile gegen die Verbindungsgerade
verschwenkt sind und sich die Längen
der Keile nebeneinander überlappen;
-
3e: eine Vergrößerung von
zwei Keilen aus 3d.
-
Die 1a zeigt die Verspannung
zweier Betonschalelemente 1 und 2, welche ein
rechtwinkliges Außeneck
bilden, mit Spannschlossvorrichtungen 3, 4, 5 nach
dem Stand der Technik.
-
Das
erste Betonschalelement 1 besitzt eine vertikale, zur Zeichenebene
von 1a parallel verlaufende
Schalhaut. An einem Rahmenabschnitt 6 stößt das erste
Betonschalelement 1 mit einer Grenzfläche an das zweite Betonschalelement 2.
Von der Grenzfläche
ist in 1a nur eine Grenzlinie 7 sichtbar.
Das zweite Betonschalelement 2 besitzt eine vertikale,
senkrecht in die Zeichenebene hinein verlaufende Schalhaut. Es stößt mit einem
Rahmenabschnitt 8 an die Grenzfläche und somit an die Grenzlinie 7 an.
-
Die
Grenzlinie 7 wird von den drei Spannschlossvorrichtungen 3, 4, 5 überspannt.
Die Spannschlossvorrichtungen 3, 4, 5 sind
an horizontal verlaufenden Verstrebungen der Betonschalelemente 1, 2 angeordnet.
Jede Spannschlossvorrichtung 3, 4, 5 besitzt
eine linksseitige erste Pratze 9a, 9b, 9c,
die jeweils in den Rahmenabschnitt 6 eingreift, und eine rechtsseitige
zweite Pratze 10a, 10b, 10c, die den Rahmenabschnitt 8 umgreift.
Mittels eines vertikal orientierten Keils 11a, 11b, 11c können die
Pratzen 9a–9c, 10a–10c in
horizontaler Richtung relativ zueinander verspannt werden (Verspannrichtung). Werden
die Keile 11a, 11b, 11c nach unten in
die zugehörigen
Spannschlossvorrichtungen 3, 4, 5 eingetrieben,
so werden die Betonschalelemente 1, 2 zusammengezogen.
Um die Keile 11a, 11b, 11c zu lösen, müssen sie
nach oben bewegt werden.
-
Die
Bewegungsmöglichkeiten
der Keile 11a, 11b, 11c sind dadurch
begrenzt, dass alle Keile 11a, 11b, 11c auf
einer einzigen Geraden bewegt werden. Der mittlere Keil 11b kann
zum Beispiel nur etwa um eine viertel Keillänge nach oben oder unten verschoben
werden, ohne auf einen anderen Keil 11a oder 11c zu
treffen. Insbesondere kann der Keil 11b nicht vollständig herausgezogen
werden, um die Pratzen 9b, 10b voneinander zu
lösen.
Der geringe Abstand zu den benachbarten Keilen 11a, 11c in
der Bewegungsrichtung des Keils 11b d.h. in der hier vertikalen Keilführungsrichtung,
behindert außerdem
die Anwendung von einem Werkzeug zum Verspannen (Vortreiben) oder
Lösen des
Keils 11b. Insbesondere kann mit einem Hammer, der eines
der Enden des Keiles 11b eintreiben oder austreiben soll,
nicht ausgeholt werden. Deshalb muss bei der Montage des Aufbaus
von 1a Spezialwerkzeug
verwendet werden, das trotz des ungünstigen Angriffswinkels und/oder
Zugangs auf die Keilenden die Keile 11a, 11b, 11c handhaben
kann. Alternativ kann man auch auf die mittlere Spannschlossvorrichtung
verzichten, was die Belastbarkeit der Verspannung der Betonschalelemente 1, 2 herabsetzt.
-
1b zeigt die gleichen Betonschalelemente 1, 2,
die nunmehr mit drei erfindungsgemäßen Spannschlossvorrichtungen 12, 13, 14 verbunden sind.
-
Die
Spannschlossvorrichtungen 12, 13, 14 besitzen
jeweils eine linksseitige erste Pratze 15a, 15b, 15c und
eine rechtsseitige zweite Pratze 16a, 16b, 16c.
Die Pratzen 15a, 15b, 15c, 16a, 16b, 16c können in
der Figur in horizontaler Richtung gegeneinander verschoben werden
(=Verspannrichtung), um die Betonschalelemente 1, 2 aneinander
zu pressen. Die Verspannung der Pratzen 15a, 15b, 15c, 16a, 16b, 16c ist
jeweils durch einen Keil 17a, 17b, 17c einstellbar.
Die Keile 17a, 17b, 17c besitzen eine Keilführungsrichtung
(d.h. eine Translationsrichtung in der jeweiligen Spannschlossvorrichtung 12, 13, 14)
nach schräg
unten. Beim Vortrieb eines Keiles 17a, 17b, 17c nach
schräg
unten werden die zugehörigen
Pratzen 15a, 15b, 15c, 16a, 16b, 16c in
horizontaler Richtung zusammengezogen. Damit schließen die
hier horizontale Verspannrichtung und die Keilführungsrichtung einen Winkel α kleiner
90°, nämlich ungefähr 70° ein. Bei
der Winkelbestimmung von α bleiben
die Vorzeichen der Verspannrichtung und der Keilführungsrichtung
außer
betracht, und nur der kleinere der eingeschlossenen Winkel an einer Kreuzung
der beiden durch die Richtungsvektoren bestimmten Richtungslinien
wird als Winkel α aufgefasst.
-
Alle
drei Keile 17a, 17b, 17c können entsprechend
ihrer Keilführungsrichtung
bewegt werden, ohne dass es zu Behinderungen durch die Keile 17a, 17b, 17c benachbarter
Spannschlossvorrichtungen 12, 13, 14 kommt.
Als Bewegungsraum steht der volle Abstand A zwischen den Spannschlossvorrichtungen 12, 13, 14 zur
Verfügung;
bei stärkerer
Keilneigung oder kompakteren ersten Pratzen 15a, 15b, 15c wäre es sogar
noch mehr. Auch gibt es oberhalb und unterhalb der Keile 17a, 17b, 17c genügend Raum,
um mit Standardwerkzeugen, etwa mit einem Hammer, bequem auf ein
Keilende einwirken zu können.
-
2 zeigt eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Spannschlossvorrichtung 20 ähnlich den
Spannschlossvorrichtungen von 1b in einem
vertikalen Querschnitt.
-
Die
Spannschlossvorrichtung 20 umfasst eine linksseitige erste
Pratze 21, eine rechtsseitige zweite Pratze 22,
und einen Keil 23. Die beiden Pratzen 21, 22 führen sich
gegenseitig, um eine Relativbewegung der Pratzen 21, 22 in
horizontaler Richtung, nämlich
der Verspannrichtung 34, zu ermöglichen. Der Keil 23 ist
in der zweiten Pratze 22 mittels zweier Öffnungen 24, 25 in
einer Keilführungsrichtung 33 geführt. Die
Pratzen 21, 22 verfügen über Schenkel 26, 27, 28, 29,
mit denen sie an Verstrebungen von Betonschalelementen aufliegen
können
und Rahmenabschnitte von Betonschalelementen umgreifen oder in diese
eingreifen können.
-
Die
erste Pratze 22 verfügt über einen
profilierten Abschnitt 30, der mit einer Reihe von Zähnen 31 ausgestaltet
ist. Die Zähne 31 sind
gegen die Verspannrichtung 34 um einen Winkel ε geneigt.
Der Keil 23 verfügt über mehrere
Rillen 32, die ebenfalls gegen die Verspannrichtung 34 um
einen Winkel ε geneigt
sind. Die Neigung der Zähne 31 ist
also dem Rillenprofil des Keils 23 (also der Relativneigung
der Rillen 32 zu einer Vortriebsrichtung 33 des
Keils 23) und der Neigung des Keils 23 in der
Spannschlossvorrichtung 20 (also dem Winkel α) angepasst.
Weiterhin ist der Abstand der Rillen 32 dem Abstand der Zähne 31 angepasst.
-
Bei
einem Vortrieb des Keils 23 nach rechts unten werden die
Kanten der Rillen 32 auf Höhe der Zähne 31 nach rechts
parallel verschoben, wodurch die Zähne 31 ebenfalls nach
rechts verschoben werden. Da die Zähne 31 zur ersten
Pratze 21 gehören, der
Keil 23 aber in der zweiten Pratze 22 geführt ist, kommt
es so zu einer Relativbewegung der Pratzen 21, 22 aufeinander
zu.
-
Die 3a bis 3e erläutern die geometrischen Verhältnisse
an Spannschlossvorrichtungen. Die Spannschlossvorrichtungen sind
jeweils stark schematisiert dargestellt, indem eine Projektion des jeweiligen
Keils auf eine vertikale Ebene besonders hervorgehoben wird, während die
Pratzen nur als gestricheltes Rechteck dargestellt sind. Die langen
Seiten des gestrichelten Rechtecks verlaufen parallel zur Verspannrichtung,
die kurzen Seiten verlaufen parallel zur Richtung der zu überspannenden
Grenzlinie von Betonschalelementen.
-
3a zeigt den Grenzfall einer
möglichen Anordnung
von Spannschlossvorrichtungen 30a, 30b, 30c mit
Keilen 31a, 31b, 31c nach dem Stand der
Technik in einer verspannten Position. Die Keile 31a, 31b, 31c erstrecken
sich alle auf einer Geraden, nämlich
der vertikalen Verbindungsgeraden der Mittelpunkte 32a, 32b, 32c der
Spannschlossvorrichtungen 30a, 30b, 30c.
Der Begriff Mittelpunkt bezieht sich dabei vornehmlich auf das Zentrum
des Pratzenbereichs und das Zentrum der Keile in der dargestellten
verspannten Position. Problematisch an der Anordnung des Standes
der Technik ist dabei, dass die Keile 31a, 31b, 31c gegenseitig
ihre Bewegung entlang ihrer Keilführungsrichtung, die mit der
Richtung der Längserstreckung
der Keile 31a, 31b, 31c zusammenfällt, blockieren.
Dies liegt daran, dass die Enden der Keile 31a, 31b, 31c sich
im montierten Zustand berühren
(oder einen im Vergleich zur Länge eines
Keiles vernachlässigbaren
Abstand haben). Unter Einhaltung der richtigen Auf- und Abbaureihenfolge
und/oder bei Verwendung von Spezialwerkzeug, das zur Bewegung der
Keile 31a, 31b, 31c keinen Zugang zu
freien Enden der Keile 31a, 31b, 31c benötigt, kann
eine solche Anordnung zwar prinzipiell zum Verspannen von Betonschalelementen
genutzt werden, dies ist jedoch kompliziert und kann die Anordnung
von Betonschalelementen zueinander verzögern. Dasselbe gilt für den Abbau
miteinander verspannter Betonschalelemente.
-
Um
das Problem der sich gegenseitig im Weg stehenden Keile 31a, 31b, 31c bzw.
Keilende zu lösen,
schlägt
die erfindungsgemäße Lehre
vor, die Keile 31a, 31b, 31c und die
zugehörigen
Keilführungsrichtungen
gegen die Verspannrichtung, hier die Horizontale, zu verschwenken.
Eine beispielhafte Möglichkeit
einer Verschwenkung aus der senkrechten Stellung der Keile zeigt 3a. Die Keile 31a, 31b, 31c werden
jeweils gemäß der eingezeichneten Pfeile 34 ein
wenig gegen den Uhrzeiger um ihre Mittelpunkte 32a, 32b, 32c verschwenkt.
-
3b zeigt die Anordnung nach
dem Verschwenken um den minimalen, sinnvollen Verschwenkwinkel.
Dieses Verschwenken geht selbstverständlich mit einer Neukonstruktion
der Spannschlossvorrichtungen einher, die in 3b nunmehr mit 35a, 35b, 35c bezeichnet
sind. Sie sind nach wie vor auf einer vertikalen Verbindungsgeraden,
die durch Mittelpunkte 36a, 36b, 36c der
Spannschlossvorrichtungen 35a, 35b, 35c definiert
ist, aufgereiht, aber die Bewegungsrichtungen der Keile 37a, 37b, 37c verlaufen
nunmehr nebeneinander parallel. Der benötigte Raum eines jeden Keils 37a, 37b, 37c für Bewegungen
in Keilführungsrichtung überlappt
weder mit dem benötigten
Raum für
Bewegungen eines anderen Keils 37a, 37b, 37c,
noch mit dem Ort eines anderen Keils 37a, 37b, 37c.
Die Keile 37a, 37b, 37c haben im gezeigten
verspannten Zustand der Anordnung von 3b an
ihren linken unteren und rechten oberen Ecken punktuellen Kontakt
zueinander, und können
bei Bewegungen in Keilführungsrichtung
gerade aneinander vorbeigleiten. Allenfalls die Lagen der Pratzen 38a, 38b, 38c begrenzen
die Bewegungen der Keile 37a, 37b, 37c.
-
3c zeigt einen Ausschnitt
aus 3b, um die Bestimmung
eines geeigneten Verschwenkwinkels β zum Erhalt der Anordnung von 3b zu veranschaulichen.
-
Der
Keil 37b berührt
in Eckpunkt E den benachbarten Keil 37c. Die rechte Kante
des Keils 37b liegt dabei in der Verlängerung der linken Kante des Keils 37c,
so dass der Keil 37b bei einer Verschiebung nach links
oben in Keilführungsrichtung
gerade noch widerstandsfrei am Keil 37c vorbeigleiten würde. Die
Keile 37a, 37b, 37c besitzen alle eine
Breite B und eine Länge
L.
-
Eine
in Keilführungsrichtung
verlaufende Mittelachse 40 des Keils 37b (sowie
die Mittelachsen der übrigen
Keile 37a, 37c) muss um einen Winkel β gegen eine
vertikale Verbindungsgerade 41 der Mittelpunkte der Keile 37a, 37b, 37c verdreht
sein. Die Mittelachse 40 verläuft durch den Mittelpunkt M
des Keils 37b und den Kopfpunkt K, der in der Mitte der oberen
kurzen Seite des Keils 37b liegt. Das Verhältnis der
Streckenlänge
KE zu Streckenlänge
KM definiert den Tangenz von β.
Somit gilt β =
arctan (Strecke KE / Strecke KM) = arctan (B/2 / L2) = arctan (B/L).
-
Der
Winkel β stellt
den Ergänzungswinkel des
Winkels α zu
90° dar,
denn α verläuft als
Winkel zwischen Verspannrichtung (hier die Horizontale 42) und
der Keilführungsrichtung
(hier repräsentiert durch
die Mittelachse 40). Somit gilt α = 90°-arctan (B/L).
-
Die
Anordnung der 3b und 3c geht davon aus, dass sich
die Keile in montiertem Zustand entlang ihrer Länge nicht überlappen sollen, auch nicht
nebeneinander. Dies vermeidet zwar Gefahrenstellen, Verschleiß und Probleme
mit Fertigungstoleranzen der erfindungsgemäßen Spannschlossvorrichtungen,
ist aber für
die beschriebene Erfindung keine zwingende Voraussetzung.
-
In 3d sind überlappende Keile von aneinandergrenzenden
Spannschlossvorrichtungen dargestellt. Die erfindungsgemäßen Spannschlossvorrichtungen 44a, 44b, 44c,
haben die gleiche Breite und den gleichen Montageabstand ihrer Mittelpunkte 45a, 45b, 45c sowie
die gleiche Neigung ihrer Keile 46a, 46b, 46c wie
die Anordnung von 3b.
Lediglich die Länge
der Keile 46a, 46b, 46c ist größer als in
der Anordnung von 3b.
Dennoch besitzen die Keile 46a, 46b, 46c Raum
für beliebige
Bewegungen entlang ihrer Keilführungsrichtung,
die insbesondere nicht durch die benachbarten Keile 46a, 46b, 46c eingeschränkt wird.
Dabei gleiten die Keile 46a, 46b, 46c im
dargestellten Grenzfall gerade an den benachbarten Keilen ab, was
den größten erfindungsgemäßen, sinnvollen
Winkel α zwischen
Verspannrichtung und Keilführungsrichtung
darstellt.
-
Tatsächlich ist
der Raum für
Bewegungen der Keile von der Breite der Keile 46a, 46b, 46c,
vom Montageabstand der erfindungsgemäßen Spannschlossvorrichtungen
mit den darin schräg
geführten Keilen 46a, 46b, 46c und
vom Winkel α abhängig.
-
Diesen
Zusammenhang veranschaulicht 3e.
Sie zeigt einen Ausschnitt aus 3d und dient
der Illustration des erfindungsgemäß größtmöglichen sinnvollen Winkels α bzw. des
kleinstmöglichen
sinnvollen Verschwenkwinkels γ im
Falle von Keillängen
größer als
dem Montageabstand der Spannschlossvorrichtungen.
-
Die
Spannschlossvorrichtungen 44b, 44c sind auf einer
Verbindungsgeraden 47 aufgereiht, die durch die Mittelpunkte 45b und 45c der
Keile 46b, 46c in Verspannposition oder auch als
Mittelpunkte 45b und 45c der zugehörigen Pratzenbereiche
definiert ist. Die Verbindungsgerade 47 schneidet eine Grenzfläche zwischen
den Keilen 46b und 46c im Schnittpunkt S. Der
Schnittpunkt S liegt auf halber Strecke der Verbindungslinie der
Mittelpunkte 45b und 45c. Der Abstand der Mittelpunkte 45b und 45c (und
damit der Abstand der Spannschlossvorrichtungen 44b, 44c in
Richtung senkrecht zur Verspannrichtung bzw. in Richtung parallel
der Grenzlinie der zu verbindenden Betonschalelemente) beträgt A. Die Breite
der Keile 46b, 46c gemessen senkrecht zur Keilführungsrichtung,
beträgt
B. Der Keil 46b besitzt eine Mittelachse 48, die
entlang der Keilführungsrichtung
auf halber Breite des Keils 46b verläuft. Eine Hilfslinie 49 verläuft senkrecht
zur Mittelachse 48 und schneidet den Schnittpunkt S. Der
Schnittpunkt der Hilfslinie 49 mit der Mittelachse 48 wird
als Innenpunkt I des Keils 46b bezeichnet.
-
Zur
Bestimmung des Verschwenkwinkels γ zwischen
der Mittelachse 48 und der Verbindungsgeraden 47 wird
das Dreieck MIS betrachtet. M entspricht 45b. Das Verhältnis der
Längen
der Strecken IS zu SM definiert den Sinus von γ. Somit gilt γ = arcsin
(Strecke IS / Strecke SM) = arcsin (B/2 / A/2) = arcsin (B/A). Der
Winkel γ ist
der Ergänzungswinkel des
Winkels α zu
90°, so
dass gilt α =
90°-arcsin (B/A).
-
Man
beachte dass im häufig
gegebenen Fall von kleinen Breiten B verglichen mit dem Abstand
A als Näherung
gilt:
Streckenlänge
IM = Streckenlänge
SM. Unter Beachtung dieser Randbedingung kann der Sinus durch den
Tangenz angenähert
werden.
-
Im
Falle von konischen Keilen können
die Vorteile der Erfindung in jedem Falle erreicht werden, wenn
als Breite des Keils im Sinne der obigen Betrachtungen die größte vorkommende
Breite am Keil verwendet wird. In bestimmten Fällen wird aber auch eine gemittelte
Breite herangezogen werden können.
-
Zum
Verspannen von Betonschalelementen werden entlang einer Geraden
aufgereiht angeordnete Spannschlossvorrichtungen verwendet, wobei diese
Spannschlossvorrichtungen Keile zur Einstellung der Verspannung
mittels des Keilvortriebs aufweisen. Die erfindungsgemäßen Keile
sind gegen diese Gerade geneigt angeordnet, um Kollisionen von Keilen
benachbarter Spannschlossvorrichtungen beim Vor- oder Austreiben
der Keile zu vermeiden. Auch wird eine Versperrung des Zugangs zu
den Keilenden durch benachbarte Keile verhindert.