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Die Erfindung betrifft eine Festverankerung für aus mehreren Einzelspannstählen,
insbesondere aus kaltgezogenen Spannstählen, bestehende Spannglieder zur Verwendung
bei Spannbetonverfahren mit nachträglichem Verbund, bei welcher das Spannglied an
seinem Festverankerungsende mit einem vorgefertigten Ankerkopf versehen ist, welcher
aus einer die Spanndrahtenden über die Einbettungslänge hin vorzugsweise koaxial
umgebenden Ankerhülse besteht, in welcher die Spanndrahtenden mittels eines Spezial-Plombenbetons
besonderer Güte eingebettet sind.
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Derartige Festverankerungen mit vorgefertigtem Betonplomben-Ankerkopf
sind an sich bekannt (vgl. insbesondere Fig. 1 des deutschen Gebrauchsmusters
1824 844 sowie die belgische Patentschrift 5 12 048).
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Diese bekannten Verankerungen mit vorgefertigtem Ankerkopf besitzen
einerseits Vorteile gegenüber den Verankerungen, bei welchen die Spanndrahtenden
direkt in den Bauwerksbeton einbezogen sind, bzw. gegenüber den bekannten Verankerungen
mit vorgefertigten Spannköpfen, bei welchen die Spanndrahtenden in Metallhülsen
durch Verklemmung bzw. Verkeilung von Metall gegen Metall fixiert sind.
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Andererseits sind die eingangs erwähnten bekannten Verankerungen mit
vorgefertigtem Betonplomben-Ankerkopf in zweifacher Hinsicht unbefriedigend: Die
Kraftübertragung vom Ankerkopf auf den Bauwerksbeton erfolgt bei diesen bekannten
Verankerungen ausschließlich an der Stirnseite des Ankerkopfes, an welcher die gesamte
Verankerungskraft abgesetzt wird. Dies hat einmal zur Folge, daß die Einleitung
verhältnismäßig weit innen im Bauwerkskörper erfolgt, da die axiale Länge des Ankerkopfes
zur Erzielung einer ausreichenden Fixierung der Spanndrahtenden in der Betonplombe
nicht beliebig kurz gemacht werden kann; diese Kraftübertragung an einer vom Bauwerksrand
verhältnismäßig weit entfernten inneren Stelle steht im Widerspruch zu dem Bestreben,
die Krafteinleitung möglichst weit außen vorzunehmen, um möglichst das gesamte Bauwerk
in die Vorspannung einzubeziehen. Dies ist insbesondere bei Bauwerken, wie Brücken
od. dgl., von Bedeutung, wo nur beschränkte Ab-
messungen für den Bauwerkskörper
zur Verfügung stehen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Verankerungen ist die
Art der Krafteinleitung als solche durch Absetzung der gesamten Ankerkraft an der
Stirnseite des Ankerkopfes. Dies hat unübersichtliche Kraftverhältnisse mit einer
sprunghaften Maximalbeiastung des Bauwerksbetons im Bereich der Stirnseite des Ankerkopfes
zur Folge, was wieder-um zu Spannungsrissen in dem Bauwerksbeton führt, die über
die nach den Zulassungsbestimmungen zulässigen Werte hinausgehen und die praktische
Anwendung derartiger Verankerungen einschränken und unter bestimmten Verhältnissen
ganz ausschließen.
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Zur Vermeidung des ersten Nachteils (zu weit innen erfolgender Kraftübertrag)
hat man bereits vorgesehen, die Ankerköpfe von außen an dem Bauwerksbeton anliegen
zu lassen, wobei die Ankerköpfe dann durch eine Schutzbetonschicht gegen Korrosion
und mechanische Beschädigung geschützt werden müssen (vgl. z. B. französische Patentschrift
1328 971 sowie bestimmte Ausführungsformen nach der belgischen Patentschrift
512048). Abgesehen von dem zusätzlichen Raumbedarf dieses Verfahrens ergeben sich
hier dadurch Schwierigkeiten, daß zwischen dem vorgespannten Bauwerksbeton und dem
spannungsfreien äußeren Schutzbeton kein befriedigender dauerhafter Verbund zu erzielen
ist. Derartige Verankerungen haben sich daher in der Praxis nicht durchsetzen können.
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Die Erfindung geht somit aus von den bekannten Festverankerungen mit
vorgefertigtem Betonplomben-Ankerkopf, die wegen ihres einfachen Aufbaus einfach
und billig und gleichwohl mit hoher Qualität herstellbar sind und eine zuverlässige
Fixierung der Spanndrahtenden gewährleisten, insbesondere auch bei Verwendung kaltgezogener
Spannstähle. Durch die Erfindung sollen die erwähnten Nachteile der bekannten Festverankerungen
dieser Art vermieden werden, die letztlich darin begründet sind, daß praktisch die
gesamte Verankerungskraft an der Stirnseite des Ankerkopfes abgesetzt wird. Durch
die Erfindung soll eine weitgehend kontinuierliche Krafteinleitung entlang der gesamten
axialen Erstreckung des Ankerkopfes erreicht werden, wodurch auch die weiter außen
gelegenen Teile des Bauwerksbetons in die Vorspannung einbezogen und die unzulässig
hohen örtlichen Betonpressungen an der Stirnseite des Ankerkopfes vermieden werden.
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Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Ankerhülse
zur Krafteinleitung in den umgebenden Bauwerksbeton über ihre gesamte axiale Erstreckung
profiliert ist.
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Für die praktische Anwendung kann nach zweckmäßigen alternativen Ausgestaltungen
vorgesehen sein, daß die Ankerhülse entweder als aus Rundstahl dicht gewickelte
Wendel oder als aus Blech gewickelter Ankerkopf mit Profilierung ausgebildet ist.
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Indem gemäß der Erfindung die Ankerhülse des Ankerkopfes mit einer
Profilierung versehen ist, wird erreicht, daß die sich im Innem des Ankerkopfes
in dem Plombenbeton im Spannzustand ausbildenden Druckspannungs-»Gewölbe«
- über die und vermittels der Außenprofilierung der Ankerhülse
- sich in den umgebenden Bauwerksbeton fortsetzen, im Unterschied zu den
bekannten Verankerungen mit vorgefertigtem Betonplomben-Ankerkopf, wo die erwähnten
»Gewölbe« an der Ankerhülse enden und eine Abstützung und damit überleitung in den
Bauwerksbeton entlang der Ankerhülse nicht erfolgt. Durch die Erfindung wird damit
das erstrebte Ziel einer kontinuierlichen Krafteinleitung über praktisch die gesamte
axiale Erstreckung des Ankerkopfes in optimaler Weise erreicht; durch die äußere
Querprofilierung der Ankerhülse wird es daher möglich, die Krafteinleitung in Richtung
zum Bauwerksrand zu verschieben, so daß ein zusätzlicher Bereich unter Vorspannung
steht und eine unzulässig hohe örtliche Pressung des Bauwerksbetons im Bereich unterhalb
der inneren Stirnseite des Ankerkopfes vermieden wird.
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Außenprofilierungen von Spannköpfen sind an sich anderweitig bekannt,
so bei beweglichen Spannköpfen mit Spannhülsen, in welchen die Spanndrahtenden mechanisch
durch Verkeilung od. dgl. fixiert sind (vgl. Leonhardt, »Spannbeton für die Praxis«,
1962, Seiten 126, 128, 129). Da es sich hierbei jedoch nicht um Betonplomben-Ankerköpfe
handelt, kann es hierbei nicht zur Ausbildung der
für die vorteilhafte
Wirkungswelise der Erfindung maßgeblichen durchgehenden Druckspannungsgewölbe kommen,
welche sich aus der Ankerkopf-Betonplombe über die Profilierung in das umgebende
Bauwerk hinein fortsetzen.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der
Zeichnung beschrieben; diese zei t im Längsschnitt das gemäß der Erfindung aus-9
t' gebildete Festverankcrungsende eines Spanngliedes. Das als Ganzes mit
1 bezeichnete Spannglied besteht aus mehreren vorzugsweise radial symmetrisch
bezüglich der Längsachse A-A angeordneten Spanndrähten bzw. Spannstählen, von denen
in der Zeichnung zwei bei 2 und 3 im Schnitt und eine Reihe weiterer in schematischer
Seitenansicht dargestellt sind. Die einzelnen Spanndrähte des Spanngliedes verlaufen
über den größten Teil ihrer Länge (von welcher in der rechten Hälfte der Figur nur
ein kurzes Stück dargestellt ist) achsparallel innerhalb eines das Spannglied
1 verhältnismäßig enty umgebenden Hüllrohres 4.
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An seinem für die Festverankerung dienenden Ende, das in der Zeichnung
dargestellt ist, ist das Spannglied mit dem als Ganzes mit 5 angedeuteten
Ankerkopf gemäß der Erfindung versehen, der außerhalb des Bauwerks Lind vor dem
Einbringen des Spanngliedes in das Bauwerk am Spanngliedende voroefertiat wird.
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Dieser Ankerkopf besteht aus einer das Spanngliedende übür dessen
Einbettungslänge hin umgebenden Ankerhülse 6, die mit einem gegenüber dem
normalen Durchmesser des Spanneliedes bzw. seines Hüllrohres 4 wesentlich vergröße7ten
Durchmesser ausgebildet ist und in welcher die Spanndrahtenden vorzugsweise besen-
bzw. fächerförmig auseinanderstrebend einbetoniert sind, jedoch weiterhin vorzugsweise
radial symmetrisch angeordnet verlaufen, wie in der Zeichnung an Hand jer Enden
2 a
bzw. 3 a der beiden im Schnitt dargestellten Spanndrähte 2,
3 veranschaulicht ist.
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Die Ankerhülse 6 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel in Form
einer aus gewöhnlichem Stahldraht gewickelten Wendel ausgeführt; alternativ könnte
jedoch auch eine Ausführung vorgesehen werden, bei weicher die Ankerhülse aus Blech
gewickelt ist.
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Auf dem innerhalb der Ankerhülse verlaufenden Teil ihrer Länee sind
die Spanndrahtenden vorzugsweise in an sich bekannter Weise mit einer Wellung versehen,
um die HaftfestiAeit zu erhöhen und insbesondere auch bei villkommen glatten kaltgezogenen
Spannstählen, für welche die Verankerung gemäß der Erfindung bevorzugt vorgesehen
ist, eine ausreichende N'erankerungsfestigkeit zu ergeben.
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An seiner inneren Stirnseite ist die Ankerhülse 6
mit einer
Lochscheibe 7 abgeschlossen, die vorzugsweise als becherförmiges Teil mit
einem an der Außenseite der Ankerhülse anliegenden Umfangsflansch 8 versehen
ist. Die Lochscheibe 7 ist mit einer der Anzahl der einzelnen Spanndrähte
entsprechenden Zahl von Löchern 9, 10 in radial symmetrischer Anordnuncy
versehen. durch welche die Spanndrähte in die Ankerhülse eintreten und zuverlässig
in ihrer radial symmetrischen Anordnung gehaltert werden.
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Vorzugsweise kann auch an der äußeren Stirnseite der Ankerhülse eine
Abschlußplatte bzw. ein Abschlußbecher 11 mit einer großen Mittelöffnung
im Boden sowie mit einer entsprechenden Anzahl von Löchern für die Spanndrähte vorgesehen
sein, derart, daß diese auch an ihrem äußersten Ende nochmals in ihrer radial symmetrischen
Anordnung gehaltert werden.
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An der inneren Stirnseite der Ankerhülse ist, anschließend an die
Lochscheibe 7, ein übergangsrohr 12 mit einem Stutzen 13 vorgesehen.
Innerhalb des Übergangsrohres 12 verlaufen die Spanndrähte bereits fächerförmi.-1
nach außen-, der Stutzen 13 dient zum Einpressen des Injektionsmörtels nach
dem Spannen, wodurch der nachträgliche Verbund zwi-C sehen dem Spannalied und dem
umgebenden Bauwerksbeton zustande kommt.
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Die Ankerhülse 6 wird gemäß der Erfindung mit einem speziell
angefertigten Plombenbeton 15 besonderer Güte ausgefüllt, der vorzugsweise
keine Korngrößen über 2 mm enthält und zuverlässig die Oualität aufweist, wie sie
an dieser Stelle mit der -rößten Krafteinleitunasbeanspruchung erforderlich ist.
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Indem -emäß der Erfindung das Festverankerungsende des Spanngliedes
mit dem vorgefertigten Ankerkopf versehen wird, sind eine zuverlässige Verankerung
und Krafteinteitung gewährleistet, und zwar auf eine verhältnismäßig kurze Eintragungslänge,
die beispielsweise nur die Hälfte der bei den bisher üblichen BesenverankerunLyen
erforderlichen Eintragungslänge ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt
die Ankerhülsenlänge beispielsweise nur 25 cm. während bei den sonst üblichen
Fächerverankerun2en Eintragungslängen bis zu 1 m benötigt werden.
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Bei 14 ist die übliche Spaltzugbewehrung in Form einer Wendel aus
normalem Stahldraht angedeutet, welche die Ankerhülse 6 und den anschließenden
Teil des Spanngliedes vorzugsweise koaxial umgibt. Diese Spaltzugbewehrung dient
in bekannter Weise zur Aufnahme der Spa 1 tzugk-räfte und zur gleichmäßigen
übertragung der im Bereich des Ankerk-opfes eingeleiteten Ankerkraft in den Bauwerksbeton.
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Die Festverankerun2 £!emäß der Erfindung bietet den fertiLytin2stechnisc#e#
Vorteil, daß sie außerhalb des Bauwerksbetons unter optimalen Bedingungen vorgefertigt
werden kann, derart, daß diese werkgerecht gefertigte Festverankerung in fix und
fertigem Zustand in das Bauwerk eingelegt werden kann. In einem typischen Anwendungsfall
kann die Festverankerung gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel mit folgenden
Abmessungen und Werten ausL,eführt sein: Das Spannglied kann beispielsweise aus
zwölf Finzelspanndrähten von 7,5 mm Durchmesser aus kaltgezogenem Stahl St
150/170 bestehen; die Wellunaen der Spanndrahtenden können mit einer Wellenlänge
von 50 mm und einer Wellenhöhe von 4 mm ausgeführt sein; die Ankerhülse kann
mit einem Durchmesser von etwa 15 cm aus Stahldraht St 1 von
10 mm Durchmesser dicht gewickelt sein. Für die axiale Länge der Ankerhülse
reicht dank der durch die Erfindung erzielten guten Haftung und (yünsti-en Krafteinleituno
beispielsweise bereits ein Wert von etwa 25 cm aus. Die Spaltzugbewehrung
karn als Wendel aus Stahldraht St 1 von 10 mm Durchmesser mit einer
Steigung von 50 mm gewickelt sein.
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Wie bereits erwähnt. kann die Ankerhülse 6 statt aus Stahldraht
auch aus Blech gewickelt sein; erwünscht ist in beiden Fällen eine ausreichende
Profilierung, wie sie bei der Ausführung als Stahldraht-
'Brendel
bzw. als aus Blech gewickelte Hülse ausreichend gegeben ist.
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Die angeführten Abmessungen und Einzelheiten des beschriebenen Ausführungsbeispiels
dienen selbst-\erständlich lediglich der Erläuterung, ohne daß ihnen einschränkende
Bedeutung zukommen soll. Die Festverankerung gemäß der Erfindung eignet sich Crundsätzlich
für alle Arten von Spanngliedern mit mehreren Spanndrähten beliebiger Abmessungen.