DE19815823A1

DE19815823A1 - Verankerungsvorrichtung für Zugglieder

Info

Publication number: DE19815823A1
Application number: DE19815823A
Authority: DE
Inventors: Michael Blaschko
Original assignee: Bilfinger und Berger Bau AG
Current assignee: Bilfinger SE
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1998-04-08
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2018-04-09
Also published as: EP1380705B1; DE19815823C2; EP0949389A1; ATE279608T1; EP1380705A2; ATE269462T1; DE59910866D1; EP1380705A3; EP0949389B1; DE59909716D1

Abstract

Es wird eine Verankerungsvorrichtung (1) für Zugglieder (2), insbesondere für Zugglieder aus faserverstärktem Kunststoff, vorgeschlagen, die einen Verankerungskörper (3) umfaßt, durch den das Zugglied (2) geführt wird, und mindestens zwei Ankerkeilen (4), die um das Zugglied (2) angeordnet werden und mit deren Hilfe das Zugglied (2) im Verankerungskörper (3) festgelegt wird. Die Verankerungsvorrichtung (1) ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schutzelement (5) vorgesehen ist, das zwischen den Ankerkeilen (4) und dem Zugglied (2) angeordnet wird, so daß die Krafteintragung auf das Zugglied (2) indirekt über das Schutzelement (5) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verankerungsvorrichtung für Zugglieder, insbesondere für Zugglieder aus faserverstärktem Kunststoff, mit einem Verankerungskörper, durch den das Zugglied geführt wird, und mit mindestens zwei Ankerkeilen, die um das Zugglied angeordnet werden und mit deren Hilfe das Zugglied im Verankerungskör per festgelegt wird.

Mechanisch verankerte Zugglieder werden im Rahmen ganz unterschiedlicher Bau- und Sanierungsmaßnahmen eingesetzt. In der Praxis ist es oftmals erforderlich, das Zugglied vorzuspannen. Die Krafteinleitung erfolgt dabei über einer Verankerungs vorrichtung.

Aus der Praxis sind im wesentlichen zwei verschiedene Typen von Verankerungsvor richtungen bekannt, nämlich die Vergußverankerung und die Klemmverankerung.

Bei Vergußverankerungen wird das Zugglied durch eine Hülse geführt oder endseitig mit einer Hülse versehen. Die Hülse wird dann mit einem Bindemittel, wie zum Bei spiel mit Harz, vergossen, so daß das Zugglied in der Hülse festgelegt ist. Dieser Verguß erfordert exaktes Arbeiten und ist insgesamt sehr aufwendig, so daß der Ein satz derartiger Vergußverankerungen im Rahmen von Baustellen in der Regel nicht wirtschaftlich ist.

Bei Klemmverankerungen wird das Zugglied durch einen Verankerungskörper ge führt und dort mit Hilfe von mindestens zwei Ankerkeilen festgelegt, die in der Regel symmetrisch um das Zugglied angeordnet werden. Das Zugglied wird dabei quer zur Längsrichtung gepreßt. Die dadurch bedingte Reibung ermöglicht die zum Vorspan nen erforderliche Krafteinleitung in das Zugglied. Klemmverankerungen haben den Vorteil, daß sie relativ einfach an jeder beliebigen Stelle eines Zugglieds montierbar sind. Allerdings sind Klemmverankerungen für bestimmte Zugglieder nur bedingt ge eignet. Insbesondere bei stark querdruckempfindlichen Zuggliedern, also Zugglie dern, die ein anisotropes Werkstoffverhalten aufweisen, können die im Bereich einer Klemmverankerung auftretenden Schubspannungsspitzen zum Bruch, d. h. zum Ab reißen des Zuggliedes führen. Die Möglichkeiten der Krafteinleitung bzw. Lasteintra gung sind hier also stark begrenzt. Insbesondere unter dynamischer Belastung ist der Wirkungsgrad von Klemmverankerungen bei derartigen Zuggliedern daher rela tiv schlecht.

Als Beispiel für stark querdruckempfindliche Zugglieder seien hier Zugglieder aus faserverstärkten Kunststoffen - insbesondere aus kohlenstoffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) - genannt. Derartige Zugglieder werden beispielsweise als Be wehrungselemente im Betonbau eingesetzt. Das Vorspannen der Zugglieder bzw. Bewehrungselemente führt hier zu einem verbesserten Tragverhalten des Beton bauteils unter Gebrauchslast.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Verankerungsvorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben, die eine verbesserte Krafteintragung in das Zugglied ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Verankerungsvorrichtung löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach ist die eingangs genannte Verankerungsvorrichtung so ausgestaltet, daß mindestens ein Schutzelement vorge sehen ist, das zwischen den Ankerkeilen und dem Zugglied angeordnet wird, so daß die Krafteintragung auf das Zugglied indirekt über das Schutzelement erfolgt.

Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, daß zumindest im Baustellenbereich die Verwendung von Klemmverankerungen mit vielen Vorteilen verbunden ist, da sich derartige Verankerungsvorrichtungen einfach und an beliebiger Stelle des Zuggliedes montieren lassen. Des weiteren ist erkannt worden, daß Schubspan nungsspitzen bedingt durch die von den Ankerkeilen auf das Zugglied ausgeübte Querpressung und die damit verbundenen Reibungskräfte möglichst gering gehalten werden müssen, um ein Abreißen des Zuggliedes im Bereich der Verankerungsvor richtung zu vermeiden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Verankerungsvorrich tung auch für Zugglieder mit anisotropem Werkstoffverhalten verwendet werden soll. Erfindungsgemäß ist schließlich noch erkannt worden, daß die Krafteintragung auf das Zugglied nicht zwangsläufig direkt über die Ankerkeile erfolgen muß, sondern auch indirekt erfolgen kann. Es wird daher erfindungsgemäß die Verwendung minde stens eines Schutzelements vorgeschlagen, das zwischen den Ankerkeilen und dem Zugglied angeordnet wird.

Die konstruktive Ausgestaltung des bzw. der Schutzelemente hängt wesentlich von der Art des verwendeten Zuggliedes ab. Handelt es sich beispielsweise um ein lit zenförmiges Zugglied, so könnte das Schutzelement in vorteilhafter Weise in Form einer Hülse ausgebildet sein, durch die das litzenförmige Zugglied geführt wird. Um nun die erfindungsgemäße Wirkung zu erzielen, muß diese Hülse das Zugglied mög lichst formschlüssig umschließen. Dazu könnte die Hülse aus einem verformbaren Material, wie z. B. Blech, gefertigt sein und einen Schlitz aufweisen. Eine derartige Hülse könnte zur Montage und Anpassung an litzenförmige Zugglieder mit unter schiedlichem Durchmesser einfach auseinandergebogen oder zusammengepreßt werden.

Zugglieder aus faserverstärkten Kunststoffen liegen häufig in Form von Bändern oder Lamellen vor. Eine für derartige bandförmige Zugglieder ausgelegte erfindungsge mäße Verankerungsvorrichtung umfaßt mindestens zwei plattenförmige Schutzele mente, die auf den beiden Hauptoberflächen des bandförmigen Zuggliedes einander gegenüber angeordnet werden. Die flächenmäßige Dimensionierung der plattenför migen Schutzelemente sollte auf die Breite des bandförmigen Zuggliedes abge stimmt werden.

In einer besonders vorteilhaften Variante der erfindungsgemäßen Verankerungsvor richtung sind die mit dem Schutzelement in Kontakt stehenden Oberflächen der An kerkeile mit Ausnehmungen versehen, wodurch die Anpreßfläche reduziert ist. An dieser Stelle sei angemerkt, daß die Anpreßfläche genauso durch Ausnehmungen in der den Ankerkeilen zugewandten Oberfläche des Schutzelements reduziert sein kann. Durch geeignete Anordnung und Verteilung der Ausnehmungen läßt sich die auf das Zugglied ausgeübte Querpressung der Stärke und dem Ort nach steuern. Außerdem werden die durch die Querpressung hervorgerufenen Reibungskräfte ver gleichsmäßigt. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Dichte der Ausnehmungen in Richtung des belasteten Endes des Zugglieds größer wird. Das Zugglied sollte nämlich belastungsseitig möglichst frei von Schubspannun gen sein, da Schubspannungsspitzen hier zum Brechen des Zuggliedes führen kön nen. Dafür kann das Zugglied am unbelasteten Ende stärker angepackt werden. Nimmt nun die Dichte der Ausnehmungen in Richtung des belasteten Endes des Zuggliedes zu, so wird dadurch die Anpreßfläche und damit die Anpreßkraft in Rich tung des belasteten Endes vermindert. Die Anpreßkraft wird über das Schutzelement verschmiert und in Richtung des unbelasteten Endes des Zuggliedes verlagert.

Die Form der Ausnehmungen in der Oberfläche des Schutzelements spielt bei der Erzielung der gewünschten Wirkung nur eine untergeordnete Rolle. So sind punkt förmige Ausnehmungen genauso geeignet wie flächigere Ausnehmungen. Aus Her stellungsgründen haben sich im wesentlichen senkrecht zum Zugglied orientiert Nu ten in der Oberfläche der Ankerkeile und/oder in der Oberfläche des Schutzelements als vorteilhaft erwiesen.

Die mit der Verwendung eines Schutzelements angestrebte Wirkung ist dann beson ders gut, wenn das Schutzelement aus einem Material mit einem geringen Elastizi tätsmodul, wie zum Beispiel aus Aluminium oder Kupfer, gefertigt ist.

Insbesondere bei der Montage der erfindungsgemäßen Verankerungsvorrichtung erweist es sich als vorteilhaft, wenn auf der dem Zugglied abgewandten Oberfläche der Ankerkeile eine Gleitschicht vorgesehen ist. Diese Gleitschicht bildet eine defi nierte Gleitfläche zwischen den Ankerkeilen und dem Ankerkörper. Ein Gleiten zwi schen den Ankerkeilen und dem Schutzelement und zwischen dem Schutzelement und dem Zugglied wird dadurch zumindest weitgehend vermieden. Die Gleitschicht könnte in vorteilhafter Weise in Form einer Teflonfolie realisiert sein.

Wie bereits angedeutet eignet sich die erfindungsgemäß vorgeschlagene Veranke rungsvorrichtung auch zum Vorspannen von Zuggliedern, die sehr querdruckemp findlich sind. Besonders wichtige Vertreter dieser Klasse von Zuggliedern sind Zugglieder aus faserverstärkten und insbesondere aus kohlenstoffaserverstärkten Kunststoffen. Derartige Zugglieder werden sehr erfolgreich zum nachträglichen Be wehren von Betonbauteilen verwendet. Die erfindungsgemäße Verankerungsvor richtung ermöglicht nun durch Vorspannen der Zugglieder auch ein externes Vor spannen von Betonbauteilen. Dazu wird ein Schlitz in der Oberfläche des nachträg lich zu bewehrenden und extern vorzuspannenden Bauteils erzeugt. Der Schlitz wird an mindestens einer Stelle für die Verankerungsvorrichtung aufgeweitet. Der Schlitz wird dann zumindest bereichsweise mit einem Bindemittel verfüllt, in das das Zugglied zumindest abschnittsweise eingebettet wird. Mithilfe der Verankerungsvor richtung kann das Zugglied nun angespannt werden, bis das Bindemittel erhärtet ist. Nach dem Erhärten des Bindemittels kann die Verankerungsvorrichtung wieder ent fernt werden, da das Zugglied dann durch das Bindemittel im Schlitz gehalten wird.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die Patentansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungs beispiels der Erfindung anhand der Zeichnungen zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterführungen der Lehre erläutert. In den Zeich nungen zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Verankerungsvorrichtung vor dem Zusammenbau und

Fig. 2 einen der in Fig. 1 dargestellten Ankerkeile in Schnittdarstellung und eine Aufsicht auf die dem Zugglied zugewandte Oberfläche.

In Fig. 1 ist eine Verankerungsvorrichtung 1 für ein Zugglied 2 dargestellt, die einen Verankerungskörper 3 umfaßt, durch den das Zugglied 2 geführt ist. Die Veranke rungsvorrichtung 1 umfaßt ferner zwei Ankerkeile 4, mit deren Hilfe das Zugglied 2 im Verankerungskörper 3 festgelegt wird.

Bei dem Zugglied 2 im hier dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine CFK-Lamelle, d. h. um ein bandförmiges Zugglied aus einem kohlenstoffaser verstärkten Kunststoff. Dementsprechend umfaßt die Verankerungsvorrichtung 1 auch nur zwei Ankerkeil 4, die symmetrisch um das Zugglied, nämlich gegen die bei den Hauptoberflächen des Zuggliedes angeordnet sind.

Erfindungsgemäß umfaßt die Verankerungsvorrichtung 1 zusätzlich zwei Schutzele mente 5, die jeweils zwischen den Ankerkeilen 4 und dem Zugglied 2 angeordnet sind, so daß die Krafteintragung auf das Zugglied 2 indirekt über die Schutzelemente 5 erfolgt.

Bei den beiden Schutzelementen 5 handelt es sich um Schutzplatten, die direkt auf den beiden Hauptoberflächen des Zuggliedes 2, einander gegenüberliegend ange ordnet sind.

Die mit den Schutzelementen 5 in Kontakt stehenden Oberflächen der Ankerkeile 4 sind mit Ausnehmungen 6 versehen, was besonders deutlich in der Fig. 2 darge stellt ist. Es handelt sich hier um nutenförmige Ausnehmungen 6, die im wesentli chen senkrecht zum Zugglied 2 orientiert sind. Im hier dargestellten Ausführungsbei spiel sind die Nuten gleichmäßig, d. h. in gleichen Abständen, auf der Oberfläche der Ankerkeile 4 verteilt. Die Nuten 6 dienen hier lediglich zur Reduzierung der Anpreß fläche der Ankerkeile 4. Durch eine nicht gleichmäßige Verteilung von Ausnehmun gen in der Oberfläche der Ankerkeile kann auch eine nicht gleichmäßige Verteilung der Anpreßkraft erzielt werden, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn eines der Enden, meist das belastete Ende des Zuggliedes möglichst frei von Schubspan nung sein soll.

An dieser Stelle sei angemerkt, daß eine Reduzierung der Anpreßkraft auch dadurch erreicht werden kann, daß die mit den Ankerkeilen in Kontakt stehende Oberfläche des Schutzelements mit Ausnehmungen versehen ist.

Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schutzplatten 5 aus einem Materi al mit einem geringen Elastizitätsmodul gefertigt, nämlich beispielsweise aus Alumi nium oder Kupfer.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Verankerungsvorrichtung 1 ist schließlich noch je weils eine Gleitschicht 7 auf der dem Zugglied 2 abgewandten Oberfläche der An kerkeile 4 vorgesehen. Diese Gleitschichten 7 sind in Form von Teflonfolien realisiert. Die Gleitschichten 7 erleichtern die Montage der Verankerungsvorrichtung 1 insofern, als sie definierte Gleitflächen darstellen, die ein Verrutschen der Anordnung der An kerkeile 4 und Schutzplatten 5 um das Zugglied 2 beim Einbringen in den Veranke rungskörper 3 verhindern.

Abschließend sei darauf hingewiesen, daß der erfindungsgemäße Aufbau einer Ver ankerungsvorrichtung mit Verankerungskörper, Ankerkeilen und mindestens einem Schutzelement einen hohen Wirkungsgrad sowohl für statische als auch für dynami sche Lasten erreicht. Außerdem läßt sich die erfindungsgemäße Verankerungsvor richtung überall am Zugglied leicht montieren. Die Zugglieder können also einfach auf Rollen zur Baustelle transportiert werden, vor Ort abgelängt werden und erst dann mit einer Verankerungsvorrichtung versehen werden.

Obwohl sich die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verankerungsvorrichtung ganz besonders zur Verankerung und Vorspannung von Spanngliedern aus faserver stärkten Kunststoffen und insbesondere von Bändern aus kohlenstoffaserverstärkten Kunststoffen eignet, kann sie auch in Verbindung mit anderen, beispielsweise litzen förmigen Zuggliedern aus anderen Materialien eingesetzt werden.

Claims

1. Verankerungsvorrichtung (1) für Zugglieder (2), insbesondere für Zugglieder aus faserverstärktem Kunststoff, mit einem Verankerungskörper (3), durch den das Zugglied (2) geführt wird, und mit mindestens zwei Ankerkeilen (4), die um das Zugglied (2) angeordnet werden und mit deren Hilfe das Zugglied (2) im Verankerungskörper (3) festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schutzelement (5) vorgesehen ist, das zwischen den Ankerkeilen (4) und dem Zugglied (2) angeordnet wird, so daß die Krafteintragung auf das Zugglied (2) indirekt über das Schutzelement (5) erfolgt.

2. Verankerungsvorrichtung für ein litzenförmiges Zugglied nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement in Form einer Hülse ausgebildet ist.

3. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse geschlitzt ist.

4. Verankerungsvorrichtung (1) für ein bandförmiges Zugglied (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei plattenförmige Schutzelemente (5) vorgesehen sind.

5. Verankerungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die mit dem Schutzelement (5) in Kontakt stehenden Ober flächen der Ankerkeile (4) mit Ausnehmungen (6) versehen ist.

6. Verankerungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die mit den Ankerkeilen (4) in Kontakt stehende Oberfläche des Schutzelements (5) mit Ausnehmungen (6) versehen ist.

7. Verankerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Dichte der Ausnehmungen in Richtung des belasteten Endes des Zugglieds größer wird.

8. Verankerungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6) in Form von im wesentlichen senk recht zum Zugglied (2) orientierten Nuten (6) ausgebildet sind.

9. Verankerungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß das Schutzelement (5) aus einem Material mit einem ge ringen Elastizitätsmodul gefertigt ist

10. Verankerungsvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement (5) aus Aluminium oder Kupfer gefertigt ist.

11. Verankerungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß auf der dem Zugglied (2) abgewandten Oberfläche der An kerkeile (4) eine Gleitschicht (7) vorgesehen ist.

12. Verankerungsvorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitschicht (7) in Form einer Teflonfolie realisiert ist.

13. Verwendung einer Verankerungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 beim externen Vorspannen eines Bauteils mit Hilfe eines Zuggliedes (2), wobei mindestens ein Schlitz in der Oberfläche des Bauteils erzeugt wird, der Schlitz an mindestens einer Stelle für die Verankerungsvorrichtung aufge weitet wird und zumindest bereichsweise mit einem Bindemittel verfüllt wird und das Zugglied zumindest abschnittsweise in dem Schlitz angeordnet wird und mit Hilfe der Verankerungsvorrichtung angespannt wird, bis das Binde mittel erhärtet ist.