DE1484112C - Drahtverankerung, insbesondere für Spannbetonbauteil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drahtverankerung, insbesondere für Spannbetonbauteile, bei der ein etwa konischer Stauchkopf sich an einem trichterförmig erweiterten Teil einer im übrigen zylindrischen Bohrung des Auflagerkörpers abstützt.

Die Schaffung einer hochwertigen Verankerung hochfester Drähte (Durchmesser z. B. 15 mm, Festigkeit z. B. 120 bis 200 kg/mm²) speziell in bezug auf das Verhalten bei dynamischer Beanspruchung, also bei wechselnder Zugkraft, ist z. B. im Hängebrückenbau, in der Spannbetontechnik und im Maschinenbau von großer Bedeutung. Es sind hierfür aus der Praxis eine ganze Reihe von Möglichkeiten bekannt.

1. Vergußverankerung: Die Drahtenden werden einzeln oder gemeinsam in einer metallischen (Hängebrücken) Masse oder in Mörtel oder Beton (Spannbetontechnik) durch reine Haftung verankert. Diese Verankerungsart eignet sich vorwiegend für kleine Drahtdurchmesser; bei größeren Drahtdurchmessern müssen speziell profilierte Drähte und große Ankerlängen verwendet werden, was zu relativ teueren Konstruktionen und im Spannbetonbau zu einer ungünstigen Krafteinleitung führt.

2. Gewindeverankerung: Die Drahtenden bzw. Stabenden werden einzeln mit einem zweckmäßigen Gewinde versehen und mit einer Mutter verankert. Diese Verankerungsart setzt relativ große Drahtdurchmesser voraus. Das Herstellen des Gewindes ist bei hochwertigem Stahl relativ schwierig. Bei langen Spannwegen sind entsprechend lange Gewinde nötig. Auch besteht hier stets die Gefahr einer Gewindebeschädigung.

3. Keilverankerung: Die Drahtenden werden einzeln oder in Bündeln mit Hilfe von Keilen verankert. Die Nachteile der Keilanker sind bekannt; es muß stets mit einem unkontrollierbaren Schlupf der Drähte gerechnet werden.

4. Preßhülsenverankerung: Über das leicht gespreizte Ende eines Drahtbündels wird ein Stahlrohr vom anderen Ende her auf das Bündel aufgezogen. Bei zweckmäßiger Profilierung ist es auch möglich, einzelne Drähte durch Aufpressen eines Stahrohrstiiekes mit einem Anker zu verseilen. Mit diesem Verfahren können nur profilierte Drähte oder Litzen verankert, werden.

5. Nietkopfverankeriing: Die Drahtenden bzw. Stabenden werden erwärmt und mit Hilfe eines Stauchhammers zu Köpfen verformt. Bei versenkten konischen Nietköpfen wird das erwärmte Stabende in ein Gesenk eingepreßt. Dieses hauptsächlich aus dem Maschinen- und Stahlbau bekannte Verfahren ist für höchstwertige Stahldrähte nicht anwendbar, da das Warmstauchen einen erheblichen Fcstigkeitsverlust mit sich bringt.

6. Drahtköpfchenverankerung: Die Drähte werden an den Enden kugelartig kaltgestaucht und stützen sich an einer ebenen Fläche eines Ankerkörpers ab. Dieses Verfahren hat sich besonders in der Spannbetontechnik bewährt. Dabei wird ein Auflagerkörper mit mindestens einer Bohrung für den Durchtritt des Stahklrahtes verwendet. Bei dynamisch stark beanspruchtem Stahldraht wird hierdurch aber keine zuverlässige Verankerung erzielt, selbst wenn der Staiichkopf in bekannter Weise als konischer Nietkopf ausgebildet ist, der sich an einem trichterförniig erweiterten Teil der Bohrung abstützt, weil die größte Beanspruchung des Drahtes an ungünstiger Stelle auftritt.

Die Erfindung geht von einem solchen Stand der Technik aus. Die besonders für dynamisch beanspruchten Stahldraht geeignete Verankerung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stauchkopf eine größere Länge hat als der trichterförmig erweiterte Teil der Bohrung und in deren zylindrischen Teil hineinragt..

Da der im wesentlichen konisch sich erweiternde Stauchkopf in den nicht erweiterten Teil der Bohrung hineinragt, ist zwischen dem eigentlichen Draht und dem nicht erweiterten Teil der Bohrung ein relativ großes Spiel vorhanden, und der Draht legt sich nicht an die Bohrungswand an. Da ferner der eigentliche Drahtquerschnitt, d. h. jener am Übergang vom Stauchkopf in den Draht, nicht mit der Trichterfläche in Berührung kommt, wird dieser nur auf Zug beansprucht. Im Bereich der Trichterfläche treten größere und nicht reine Zugbeanspruchungen auf, es ist also der am stärksten beanspruchte Querschnitt größer als der eigentliche Drahtquerschnitt. Durch die erfindungsgemäße Verankerung wird damit eine Vergrößerung der Schwingweite erzielt.

Vorzugsweise ist der Stauchkopf mindestens doppelt so lang wie die trichterförmig erweiterte Fläche der Bohrung, auf der er aufsitzt. Dabei beträgt zweckmäßig der Neigungswinkel zwischen der Trichterfläche und der Bohrungsachse höchstens 30°, er ist jedoch höchstens gleich dem Neigungswinkel zwischen der Stützfläche des Stauchkopfs und der Drahtachse.

Der Stauchkopf kann eine Wendekurve als Erzeugende besitzen. Damit kann die Verteilung der auf den Draht bzw. auf den Stauchkopf wirkenden Kräfte noch verbessert werden.

Da das Verhalten solcher Verankerungen bei dynamischer, schwingender Belastung einen zuverlässigen Einblick in · deren Qualität gibt, ist der dynamische Zugversuch (Hochfrequenz-Pulsator) als Grundlage für die technische Beurteilung der Verankerung maßgebend. Bei diesen Versuchen wird, bei gegebener unterer Spannungsgrenze, nach 2 Millionen Lastwechseln die erreichbare obere Spannungsgrenze ermittelt, woraus sich als Qualitätsfaktor die erreichte Schwingweite ergibt.

Bei bekannten Verankerungen werden Schwingweiten von etwa 5 bis 15 kg/mm² erreicht. Die Drahtverankerung gemäß der Erfindung kann demgegenüber speziell für hohe dynamische Beanspruchungen verwendet werden, wobei Schwingweiten von 25 bis 30 kg/mm-' erzielt werden.

Im folgenden ist die erfindungsgemäße Verankerung an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Axialschnitt gemäß Pfeilpaar in Fig. 2 das Stauchen eines Stauchkopfs für eine Verankerung nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Anordnung nach Fig. 1 in einer durch ein Pfeilpaar in Fig. 1 angedeuteten Ebene,

F i g. 3 im Axialschnitt ein erstes Beispiel einer Verankerung nach der Erfindung,

Fig. 4 im Axialschnitt ein zweites Beispiel einer Verankerung nach der Erfindung und

Fig. 5 einen nach Fig. 1 hergestellten Drahtstauchkopf.

An einem Draht 1, der z. B. ein kaltgezogener Stahldraht höchster Festigkeit in der Größenordnung von 140 bis 180 kg/mm-, je nach Drahtdurchmesser,

ist, wird gemäß F i g. 1 mittels zweier Klemmbakken 2 und eines Stauchhammers 3 ein Stauchkopf gebildet. Eine durch je eine Nut von annähernd Halbkreisquerschnitt gebildete Klemmführung 4 der beiden Klemmbacken 2 ist in ihrem dem Stauchhammer zugekehrten Endabschnitt α zunehmend erweitert. Die Klemmbacken 2 berühren sich bei eingeklemmtem Draht nicht vollständig (F i g. 2), so daß sich im verbleibenden Spalt am Draht Grate 5 bilden. Der Draht 1 wird vor dem Stauchen so zwisehen die Klemmbacken 2 eingesetzt, daß er um einen bestimmten Betrag b über die Klemmbacken vorsteht, wie dies bei la in Fig. 1 angedeutet ist. Die Arbeitsfläche des Stauchhammers 3 liegt dabei in der gleichen Ebene El wie die Stirnfläche des Drahtes. Dann wird der Stauchhammer so weit niedergedrückt, daß seine Arbeitsfläche sich aus der Ebene El in die Ebene E2 verschiebt, wobei das vorstehende Drahtende, noch ohne Berührung der Wand des erweiterten Endabschnitts α der Klemmführung 4, tulpenförmig vorgestaucht wird, wie dies in Fig. I bei 16 angedeutet ist. Dann wird der so vorgestauchte Draht in den Kfemmbacken 2 gelöst und wieder bis zur Ebene £1 vorgeschoben, wie dies in F i g. 1 bei Ir angedeutet ist. Beim anschließenden zweiten Stauchhub des Stauchhammers 3 wird das Drahtende wieder auf die Ebene El zurückgestaucht. Dabei wirkt der erweiterte Endabschnitt α in den Klemmbacken 2 als Gesenk, wobei dem Stauchkopf durch zum Teil freies Stauchen die in Fig. 1 bei Id gezeigte Form gegeben wird. In F i g. 5 ist ein derart hergestellter Drahtstauchkopf Ii/ dargestellt. Seine Erzeugende ist eine Wendekurve mit Wendepunkt A 1 bei ein Fünftel der gesamten Stauchkopflänge von der freien Stirnseite des Stauchkopfs her gesehen; bei /12 geht die hier konkave Wendekurve stetig in die achsparallele Mantellinie des Drahtes über. Die Punkte A 1 und A 2, die eigentlich umlaufende Linien bedeuten, haben einen axialen Abstand a.

In F i g. 3 ist die mittels des Drahtstauchkopfs 1 d hergestellte Verankerung dargestellt. In einem als ebene Platte ausgebildeten Auflagerkörper 6 ist eine zylindrische Bohrung 7 für den Durchtritt des mit dem Stauchkopf Ii/ versehenen Drahtes 1 vorgesehen. An der Abstützseite des Auflagerkörpers 6 ist dessen Bohrung über einen Endabschnitt nach außen konisch erweitert, so daß eine Trichterfläche la als Sitz für den Stauchkopf Ii/ geschaffen ist. Die Abmessungen sind so gewählt, daß der Stauchkopf 1 d die Trichterfläche Ta des Auflagerkörpers 6 innerhalb der dem Punkt A 1 benachbarten Hälfte seiner zwischen den Punkten A 1 und A 2 gebildeten, konkav gekrümmten Umfangsfläche berührt, und daß darüber hinaus der Wendepunkt A I der Erzeugenden seiner Umfangsfläche etwas außerhalb des Auflagerkörpers 6 liegt, während der größere Teil des Stauchkopfs frei in den zylindrischen Teil 7 der Bohrung des Auflagerkörpers 6 hineinragt. Dadurch ist gewährleistet, daß der Draht 1 mit relativ viel Spiel, nämlich etwa K) bis 15° _n des Drahtdurchmessers, durch die Bohrung des Auflagelkörpers 6 führt und ein formschlüssiges Anliegen des Drahtes an der Bohrungswand ausgeschlossen ist. Der eigentliche Drahtciuerschnitt, d. h. jener am Übergang vom Stauchkopf in den Draht, kommt nicht mit der trichterförmigen Sitzfläche in Berührung, und der eigentliche Draht wird daher nur auf Zug beansprucht.

Der Auflagerkörper 6 besteht im beschriebenen Beispiel aus einem etwas weicheren Material als der Draht 1, so daß sich die Grate 5 nach dem Spannen des Drahtes in die Trichterfläche Ta des Auflagerkörpers 6 eingraben, die sich der leicht konkav gewölbten Fläche des Stauchkopfs anpaßt. Die Länge der trichterförmigen Sitzfläche spielt bei der Wahl des Materials für den Auflagcrkörper ebenfalls eine Rolle, denn je kleiner deren Länge ist, um so größer ist die Flächenpressung bei gegebener Spannkraft des Drahtes. Um ein sicheres Eingraben der Grate zu gewährleisten, muß somit auf diese beiden Faktoren geachtet werden.

Zum einwandfreien Anliegen des Stauchkopfs an der Trichterfläche 7α ist deren Neigungswinkel \ zur Bohrungsachse gleich oder etwas kleiner als der größte Neigungswinkel fi, den die vollständig innerhalb der Trichterfläche Tei liegende Stützfläche des Stauchkopfs mit der Drahtachse einschließt; der Winkel \ beträgt 8 bis 30 \

Beim beschriebenen Beispiel ist die Trichterfläche Ta des Auflagerkörpers konisch. Die Trichterfläche könnte aber auch eine der Stauchkopffläche entsprechende Krümmung aufweisen.

Ein anderes Beispiel ist in F i g. 4 dargestellt. Hier beträgt die Neigung ;· eines konischen Stauchkopfs 1Of/ eines Drahtes 10 und der Trichterfläche 7« bezüglich der Drahtachse ebenfalls höchstens 30 . wenigstens aber 8 . Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ragt die zwischen den Punkten ßl und B 2 des Stauchkopfs 1Oi/ liegende Umfangsfläche mit einer axialen Länge/) auch hier etwas über den Auflagerkörper 6 hinaus, liegt aber andererseits noch innerhalb der dem Punkt B 1 näher liegenden Hälfte dieser Fläche an der Trichterfläche Ta an. Demzufolge ragt der konische Stauchkopf 1Of/ noch mindestens mit halber Länge frei in den zylindrischen Teil 7 der Bohrung des Auflagerkörpers hinein und gewährleistet damit ein relativ großes Spiel zwischen Bohrung und Draht. Der Übergang des konischen Stauchkopfs 1Of/ in den zylindrischen Draht könnte auch stetig erfolgen.

Bei den beschriebenen Ausführungen sind Stauchköpfe mit ebener Stirnfläche vorgesehen; die Stirnfläche kann aber auch nach innen oder außen gewölbt sein, wie dies in den Fig. 3 und 4 mit gestrichelten Linien angedeutet ist.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Drahtverankerung, insbesondere für Spannbetonbauteile, bei der ein etwa konischer kaltgestauchter Kopf sich an einem trichterförmig

.erweiterten Teil einer im übrigen zylindrischen Bohrung des Auflagerkörpers abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stauchkopf (Ii/, 10rf) eine größere Länge hat als der trichterförmig erweiterte Teil (7«) der Bohrung und in deren zylindrischen Teil (7) hineinragt.

2. Drahtverankerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stauchkopf (Ii/, 1Of/) mindestens doppelt so lang ist wie die Trichterfläche (7«) der Bohrung.

3. Drahtverankerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel \ zwischen der Trichterfläche (7a) und der Bohrimgsachse höchstens 30 ' beträgt, und daß die an der Trichterfläche anliegende Stützfläche

j< des Stauchkopfs (ld,10d) einen gleichen oder größeren Winkel β mit der Drahtachse einschließt.

4. Drahtverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauchkopfstützfläche und die Trichterfläche (7fl), abgesehen von ihrer Länge, gleiche Form besitzen.

5. Drahtverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stauchkopf eine Wendekurve als Erzeugende besitzt, wobei der Durchmesser im Wendepunkt größer ist als der größte Durchmesser der konischen Trichterfläche (7a) der Bohrung.

6. Drahtverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stauchkopf (Id) mindestens zwei diametral gegenüberliegende, axial verlaufende Grate (5) besitzt, die sich in den gegenüber dem Draht (1) weicheren Auflagerkörper (6) eingraben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen