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Verankerung für stab-, draht- oder seilförmige Bewehrungselemente,
insbesondere Vorspannglieder Die Erfindung betrifft eine Verankerungsvorrichtung
für stab-, draht- oder seilförmige Bewehrungselemente, insbesondere Vorspannglieder,
die eine Keilhülse und wenigstens ein das Bewehrungselement in dieser festklemmendes
Keilstück enthält, welches aus weicherem Material als das Bewehrungselement besteht.
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Bei den bekannten Verankerungsvorrichtungen dieser Art wird das Bewehrungselement
durch zwei oder mehr Keilstücke innerhalb der Keilhülse festgeklemmt. Die Keilstücke
bestehen aus sehr weichem, plastisch verformbarem Werkstoff wie z. B. Aluminium.
Beim Einpressen der Keile drückt sich das Bewehrungselement in die Keile ein, so
daß diese das Bewehrungselement weitgehend umschließen und damit eine besonders
wirksame
Verbundwirkung zwischen dem Bewehrungselement und den Keilstücken
erzielt wird.
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Es hat sich gezeigt, daß bei dauernder Beanspruchung einer derartigen
Verankerung das Bewehrungselement infolge der fließenden Verformung des Keilmaterials
im Laufe der Zeit herausgezogen wird. Es ist hier die gleiche Erscheinung wie bei
Seilverankerungen zu beobachten, die durch einen Verguß, beispielsweise aus einer
Zinklegierung, hergestellt sind.
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Diese unerwünschte Erscheinung läßt sich vermeiden, wenn für die Keile
ein Material verwendet wird, das härter als das Material das zu verankernden Bewehrungselementes
ist. Hier treten jedoch andere unerwünschte Wirkungen auf. Einmal besteht die Gefahr,
daß beim Festklemmen des Bewehrungselementes dessen Oberfläche verletzt und damit
infolge einer Kerbwirkung die Dauerfestigkeit des Bewehrungselementes wesentlich
beeinträchtigt wird. Hinzu kommt ein weiterer schwerwiegender Nachteil. Die Keilstücks
müssen sehr genau gefertigt werden, da sie ihre ForD beta Einpressen nicht sehr
verändern können.' Hierbei ist die Tatsache zu berücksichtigen, daß bei einer ringförmigen
Keilhülse die aus zwei oder mehreren Segmenten bestehenden konusförmigen Keile nur
in einer ganz bestimmten axialen Lage passen. Die einzelnen Keilsegmente liedgen
beim Einpressen zunächst jeweils in der Mitte ihres äußeren Umfangs und dann mit
ihrem äußeren Kanten an der Innenfläche, der
Keilhülse an. Sie sind
so konstruiert, daß sie in der angenommenen Endlage genau in die Kegelbohrung der
Keilhülse passen.
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Da die Ebdlage jedoch von dem Außenabmessungen des zu verankernden
Bewehrungselementes abhängt, wird nicht immer die Übereimstimmung mit der vorbestimmten
Lage gewährleistet sein und damit auch nicht eine gleichmäßige Krafteinwirkung von
der Hülse über die Keile auf das Bewehrungselement.
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Ziel der Erfindung ist eine Verankerungsvorrichtung, die die vorteilhaften
Eigenschaften einer Verankerung mittels einer weichen Gußmasse bzw. mittels sehr
weicher Keile - hohe Verbundwirkung und gleichmäßige Krafteintragung - und einer
Verankerung mittels harter Keile - Vermeidung des Herausziehens bei Dauerbeanspruchung
- im sich vereinigt, ohne mit deren Nachteilen behaftet w seim.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Verankerungsvorrichtung
der einleitend genannten Art das Keilstück das Bewehrungselement nach Art einer
einteiligen Schelle unschließt und durch Rillen an wenigstens einem Teil der Außenflächen
des Keilstücks die beabsichtigte Verteilung der Klemmkräfte bewirkt wird.
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Durch die schellenartige Ausbildung des Keilstückes wird eine nahezu
vollstänfige Umschließung des Bewehrungselementes erreicht. Durch die Rillen wird
den bzw. den Keilen gezielt eine örtliche Verformbarkeit bzw. Nachgiebigkeit vorliehen,
die es
gestattet, die von der Keilhülse ausgehenden Klemmkräfte
gleichmäßig oder in der beabsichtigten Verteilung an zu verankernden Bewehrungselement
zur Wirkung kommen zu lassen.
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Die Erfindung hat besondere Bedeutung bei der Verankerung seilförmiger
Betonbewehrungselemente. Infolge der gleichmäßigen Krafteintragung werden sämtliche
Einzeldrähte des Bewehrungsselementes gleich gut verankert.
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Die örtliche Verformbarkeit bein Einpressen der Keile, die eine gleichmäßige
Krafteintragung sicherstellt, kann nicht nur durch die Anordnung der Rillen sondern
auch durch die Geometrie der Rillen beeinflußt werden. Durch Tiefe, Breite und Abstand
der Rillen kann der beabsichtigte Wert der örtlichen Verformbarkeit verändert werden.
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Sind auf den angrenzenden Flächen zweier benachbarter Keilkörper Rillen
vorzusehen, so werden diese vorzugsweise senkrecht zueinander angebracht.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn auch - wie bereits vorgeschlagen
- die an des Bewehrungselement angrenzende Innenfläche fes Keiles Rillen aufweist.
Hierdurch besteht die Möglichkeit, den Scherverbund bzw. die Berührungsfläche zwischen
dem Bewehrungselement und den Keilstück zu vergrößern. Eine auf den Bewehrungselement
aufgebrachte Profilierung drückt sich dann in die gerillte Innenfläche des Keilstückes
ein. Die beste
Wirkung wird erzielt, wenn die Rillen etwa senkrecht
su einer vorhandenen Oberflächenprofilierung eines stabförnigen Bewehrungselementes
oder etwa senkrecht onu Schlag eines seilförmigen Bewehrungselementes verlaufen.
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Das Keilmaterial soll zwar im Ausgangszustand weicher als das Material
des jeweils zu verankernden Bewehrungselementes sein, un dieses bein Einpressen
der Keils nicht zu beschädigen, doch darf es keinesfalls eine so große Verformbarkeit
besitzen wie die üblichen Vorgußmassen, bei denen die eingangs erwähnte nachteilige
Erscheinung auftritt. Das Verhältnis der Festigkeitswerte bzw. Härten zwischen dem
zu verankernden Bewehrungselenent und den Keilmaterial hängt von der Ausbildung
der Oberfläche des Bewehrungselementes ab. Dient als Bewehrungselement beispielsweise
ein mit Schrägrippen versehener oder anderweitig oberflächenprofilierter Betonstahl,
so bestimmt sich die untere Grenze der Härte des Keilmaterials durch die Scherbeanspruchung
des in eingepreßten Zustand zwischen die Rippen eingedrückten Keilmaterials. Dieses
muß in der Lage sein, die auftretenden Scherkräfte aufzunehmen. Bei einen Bewehrungselement
mit glatter Oberfläche liegt die zulässige untere Grenze der Härte des Keilmaterials
wesentlich höher.
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Um zu verhindern, daß unter der Beanspruchung in Laufe der Zeit das
Bewehrungselement herausgezogen wird, ist eine Härte des Keilmaterials erforderlich,
die nahezu der Härte des Bewehrungselementes entspricht.
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Ist - wie oben als besonders vorteilhaft herausgestellt - die an das
Bewehrungselement angrenzende Innenfläche des Keilstückes mit Rillen versehen, so
tritt beim Einpressen des bzw.
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der Keilstücke infolge der Haltverformung des Keilmaterials eine örtliche
Verfestigung auf, die die Härte an dieser Steile so weit erhöht, daß sie im Endzustand
gleich oder sogar etwas größer als di Härte des zu verankernden Bewehrungselementes
sein kann. Letzteres ist besonders wichtig für die Verankerung von draht- oder seilartigen
Bewehrungselementen mit glatter Oberfläche.
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Als Werkstoff zür das Keilmaterial wird in der Regel Stahl verwendet
werden. Es eignen sich beispielsweise a) für ein Spannseil aus St 180 als Keilmaterial
St 140, wenn die an das Spannseil angrenzende Innenfläche des Keilstückes nit Rillen
versehen ist, b) für einen Bewehrungsstab aus St 160 mit rechteckigem oder ovalem
Querschnitt, dessen Oberfläche mit Rippen geringer Höhe versehen ist, als Keilmaterial
St 60 - St 70, falls die Innenfläche des Keilstückes gerillt ist, c) für einen Bewehrungsstab
aus St 160 mit rundem Querschnitt und Rippen einer größeren Höhe als Keilmaterial
St 50,falls die Innenfläche des Keilstückes gerillt ist, , und St 40, falls die
Innenfläche des Keilstückes nicht gerillt ist.
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Bei dieser Wahl des Keilmaterials ist gewährleistet, daß nach
dem
Einpressen der Keilstücke die in diesen auftretenden Kräfte das Keilmaterial nur
elastisch zu verformen vermögen.
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Weitere Einzelbeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
der folgenden Ausführungsbeispiele, die an Hand von 8 Figuren erläutert werden.
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Es zeigen jeweils in zwei verschiedenen Ansichten: Fig. 1 und 2 eine
Verankerungsvorrichtung mit einen einzigen Keilstück zur Aufnahme eines stab- oder
seilförmigen Betonbewehrungselementes, Fig. 3 und.4 eine Verankerungsvorrichtung
nit sechs Keilstücken, die in Form von Sektoren eines Ringkeiles angeordnet sind
und jeweils ein Bewehrungselement aufnehmen, Fig. 5 und 6 eine den Fig. 3 und 4
4 entsprechende Verankerungsvorrichtung, bei der die Keilstücke in Form von Segmenten
zweier ineinandergefügter Ringkeile ausgebildet sind, Fig. 7 und 8 eine Verankerungsvorrichtung
für ovale Bewehrungsstäbe.
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Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Verankerungsvorrichtung enthält
innerhalb einer Keilhülse 1 ein Keilstüvk 2, das nach Art einer einteiligen Schelle
ein siebenadriges Spannseil 3
umschließt. In Fig. 1 ist das Spannseil
aus Gründen der Vereinfachung der Darstellung nicht eingezeichnet. Das schellenartige
Keilstück 2 besitzt einen Längsschlitz 4 und auf der Außenfläche der gegenüberliegenden
Seite Längsrillen 5. Die Tiefe der Längsrillen nicht in Umfangsrichtung von der
der Schlitz gegenüberliegenden Stelle 6 nach beiden Seiten hin ab.
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Auch die Innenfläche des Keilstückes ist nit Rillen 7 versehen, die
etwa in Umfangsrichtung verlaufen. Die äußeren Kanten 8 des Längsschlitzes des Keilstückes
sind abgerundet. Die Verankerungsvorrichtung ist im Zustand vor dem Einpressen des
Keilstückes dargestellt.
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Durch die schellenartige From des Keilstückes wird in Verbindung mit
den Längsrillen 5 beim Einpressen des Keilstückes 2 ein gleichmäßiges Umschließen
des Spannseils 3 bewirkt. Die einzelnen Drähte des Spannseils werden gleichmäßig
gefaßt. Damit die äußeren Schlitzkanten des Keilstückes den Schließungsvorgang nicht
beeinträchtigen können, sind sie abgerundet.
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Infolge der Rillen 7 der Innenfläche des Keilstückes besteht auch
hier eine örtliche Verformungsfähigkeit bzw. Nachgiebigkeit, aufgrund deren das
Keilmaterial teilweise in die Vertiefungen auf der Oberfläche des Spannseiles eindringen
kann. Die Innenkontur des Keilstückes paßt sich der Außenkontur d.s Spannseiles
an und bewirkt hierdurch eine Verbessetung des Scherverbundes. Besonders günstig
liegen die Verhältnisse, wenn die Rillen 7 etwa senkrecht zum Drall bzw. Schlag
des Spannseiles 3 verlaufen.
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Die Rillen 5 können nicht nur in Umfangsrichtung sondern auch in Längsrichtung
eine unterschiedliche Tiefe aufweisen. Diese Maßnahme wird nan dann vorsehen, wenn
man in axialer Richtung des Spannseiles eine unterschiedliche Klemmkraft wünscht.
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Nennt beispielsweise die Tiefe der Längsrillen 5 bei den in Fig. 1
dargestellten Keilstück von oben nach unten zu, so wird im unteren Bereich des Keilstückes
eine tiefere Zone örtlicher Verformbarkeit geschaffen. Beim Einpressen des Keilstückes
wird in dieser Zone eine geringere Kraft übertragen als in oberen Bereich, in dem
die Zonde der Verformbarkeit dünner ausgebildet ist. Dadurch kann man eine über
die Länge der Einspannstelle gleichmäßige Kraftübertragung von der Keilhülse auf
das Spannseil erreichen.
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Die Rillen können zur Erzielung der beabsichtigten örtlichen Verformbarkeit
bzw. Nachgiebigkeit des Materials des Keilstückes 2 unterschiedliche Form, unterschiedliche
Tiefe, umterschiedlichen Abstand und unterschiedliche Anordnung haben.
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In den Fig. 3 und 4 ist eine Verankerungsvorrichtung dargestellt,
die innerhalb einer Keilhülse 8 sechs Keilstücke 9 enthält. Die Keilstücke sind
in Form von Segmenten eines Ringkeiles angeordnet. Sie umschließen nach Art einer
einteiligen Schelle je ein seilförmiges Betonbewehrungselement und besitzen an einen
Teil ihrer Außenflächen Rillen 11 und 12. Die Rillen lt erstrecken sich etwa senkrecht
zur Achse des Ringkeils, die Rillen 12 quer dazu. Die Innenfläche jedes Keilstückes
ist mit
Umfangsrillen 13 versehen. Außerdem sind an den Schlitzflächen
zueinander senkrecht angerodnete Rillen 14 und 15 vorgesehen.
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Da die Rillen 11 und' 12 in radialer Richtung des Ringkeils nur etwa
so weit nach außen reichen, wie es der Tiefe der Schlitze 16 entspricht, werden
beim Einpressen des Ringkeiles infolge des gegenseitigen Anliegens der glatten äußeren
Flächen 17 und 18 der Keilstücke die Schlitze 16 zusammengedrückt und damit ein
Umschließen des Spannseiles 10 bewirkt. In inneren, mit den Rillen 11 und 12 versehenen
Bereich 19 des Ringkeils ist infolge der örtlichen Verformungsfähigkeit der angrenzenden
Flächen zunächst nur eine begrenzte Kraftübertragung möglich.
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Hier treten also wesentlich geringere Umfangskräfte auf. Die Rillen
11 und 12 sind derart angeordnet und ausgebildet, daß im Verlaufe des Einpressens
des Ringkeils eine über den Umfang der Spannseile 10 gleichmäßige Ausbildung der
Klemmkräfte erzielt wird. Der innere Bereich des Ringkeils ist in der Endstellung
so weit zusammengedrückt, daß er als Stützgewölbe für die einzelnen Spannseile 10
wirkt, das für eine gleichmäßige Verteilung der Klemmkräfte längs des Umfanges jedes
Spannseils erforderlich ist. In die Umfangsrillen 13 werden beim Zusammenpressen
der Ringkeiles die einzelnen Drähte des Seiles eingedrückt und damit ein guter Scherverbund
bewirkt.
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Im allgemeinen wird die Ereite der Schlitze 16 der Keilstücke so gewählt,
daß der Schlitz im endgültigen Zustand nicht völlig geschlossen ist, um zu verhindern,
daß sich um das zu verankernde Bewehrungselement ein Stützgewölbe ausbildet,das
keine
Klemmkräfte mehr auf das Bewehrungselement ausüben kann.
Ein völliges Schließen des Schlitzes ist ohne dies Gefahr Jedoch dann möglich, wenn
auch die Schlitzflächen mit Rillen, die vorzugsweise quer zueinander stehen, vorsehen
sind. In vorliegenden Fall sind - wie bereits erwähnt - solche Rillen 14 und 15
vorgesehen.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Verankerungsvorrichtung1 die segmentartige
Keilstücke 20 und 21 zweier ineinandergefügter Ringkeile enthält. Damit auf die
Schlitze 22 der äußeren Keilstücke und die Schlitze 23 der inneren Keilstücke etwa
die gleiche Schließungskraft ausgeübt wird, muß neben den zu dem vorigen Ausführungsbeispiel
erläuterten Bedingungen noch die Bedingung hinzutreten, daß die Steigung der kegeligen
Berühringsfläche 24 an das Verhältnis zwischen der Gesamtzahl der inneren Keilstücke
un der Gesamtzahl der äußeren Keilstücke angepaßt ist. Besitzt - wie im vorliegenden
Fall - der innere Ringkeil sechs un der äußere Rinkkeil zwölf segmentartige Keilstücke,
dann nuß die Kegelfläche 24 etwa die halbe Steigung wie die äußere an der Keilhülse
anliegende Kegelfläche 25 haben.
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Auch bei dieser Ausführungsform wird dadurch, daß die einzelnen Keilstücke
an bestimmten Stellen nachgiebig ausgebildet sind,so daß sie an diesen Stellen eine
Verformungsfähigkeit besitzen, beim gleichzeitigen Einpressen der Ringkeile eine
gleichmäßige Verteilung der Klemmkräfte längs des Umfanges der zu verankernden Bewehrungselemente
erzielt. Die Verankerung kann aufgefaßt
werden als ein durch eine
Keilhülse zusammengepreßtes Stahlpaket, in das die zu verankernden Bewehrungselemente
eingefügt sind, und bei den durch Rillen -also ein konstruktives Hitteleine Verformbarkeit
an ganz bestimmten Stellen bzw. Schnittebenen des Paketes erzielt wird, durch die
die sich gegenseitig abstützenden Kräfte innerhalb des Paketes abgebaut werden,
so daß hinsichtlich der Klemmwirkung auf die zu verankernden Bewehrungselemente
ein ähnliches Verhalten erzielt wird wie bei einer weichen Vergußmasse. In Gegensatz
zu dieser besitzt aber das Paket die elastischen Eigenschaften eines Stahls hoher
Festigkeit, die den bei vergossenen Seilverankerungen auftretenden Effekt, nämlich
das Herausziehen der Bewehrungselemente verhindert.
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Das in den Fig. 7 und 8 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine
Verankerung von oberflächenprofilierten Bewehrungsstäben 26 mit ovalen Querschnitt.
Innerhalb einer Keilhülse 27 sind acht Keilstücke 28 angeordnet, die Segmente eines
Ringkeiles bilden. Die Keilstücke 28 umschließen jeweils nach Art einer einteiligen
Schelle den jeweiligen Bewehrungsstab und sind -ähnlich wie bei den früheren Ausführungsbeispielen
- an einem Teil der Außenfläche mit Längarillen 29 und Querrillen 30 versehen. Außerdem
sind die Innenflächen der Keilstücke mit quer zur Oberflächenprofilierung des Bewehrungsstabes
angeordneten Rillen 31 versehen. Diese Rillen sind der Übersichtlichkeit halber
nur an einer Stelle angedeutet.
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Durch die radiale Anordnung von Oval stäben in der dargestellten Weise
werden mehrere Vorteile erzielt. Das Stabbündel bekommt eine Steifigkeit, die insbesondere
für Erdanker sehr erwünscht ist. Außerdem wirken sich die Spaltzugkräfte nicht so
einseitig aus wie beispielsweise bei rechtwinkliger Anordnung der Stäbe.
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Infolge der Rillen 29 und 30 tritt dann, wenn - wie im vorliegenden
Fall - das Keilmaterial zwischen zwei benachbarten B-wehrungsstäben nicht zu stark
ist, ein besonders erwünschter, Effekt auf, es wird nämlich das Keilmaterial schon
bei geringfügigen kräften durch seine elastischen Eigenschaften in den Raum zwischen
zwei Rippen hineingedrückt und erhöht somit den Scherverbund.
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Obwohl als Ausführungsbeispiele der Erfindung nur Endverankerungen
beschrieben worden sind, eignet sich die Erfindung selbstverständlich auch für eine
Stoßverbindung von Betonbewehrungselementen. In diesen Fall sind zwei Endverankerungen
der beschriebenen Art gegensinnig angeordnet und die Keilhülsen kraftschlüssig miteinander
verbunden.
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10 Ansprüche 8 Figuren