DE202010010749U1 - Concrete, slidably designed and fatigue-free head construction for anchoring tension elements on cyclically stressed components - Google Patents
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- E02D5/76—Anchorings for bulkheads or sections thereof in as much as specially adapted therefor
Abstract
Einbetonierbare, verschieblich ausgebildete und ermüdungsfreie Kopfkonstruktion zur Verankerung von Zugelementen an zyklisch beanspruchten Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Mutter (9) und dem Gewinde auf dem Zugelement (1) eine einstellbare Bewegungsfuge (a) zwischen Lasteinleitungsplatte (2) und der Unterlegplatte (6) vorhanden ist.Einbetonierbare, slidably trained and fatigue-free head construction for anchoring tension members on cyclically stressed components, characterized in that with the nut (9) and the thread on the tension element (1) an adjustable movement joint (a) between the load introduction plate (2) and the shim ( 6) is present.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die erfundene Kopfkonstruktion gehört zum technischen Gebiet des Bauwesens. Mit der neuen Kopfkonstruktion können Zugelemente zur Sicherung von vorzugsweise zyklisch beanspruchten Bauteilen verankert werden.The Invented head construction belongs to the technical field of construction. With the new head construction tension elements can for securing preferably cyclically stressed components anchored.
Stand der Technik und technisches ProblemState of the art and technical problem
Verankerungen
zur Sicherung von Bauteilen bestehen prinzipiell aus einer Kopfkonstruktion,
einem Zugelement und einem Krafteinleitungselement außerhalb
des Bauteils. Erfolgt die Sicherung unmittelbar im Boden, kommen
nach geltender
Verpressanker erfordern eine Mindestvorspannung und tragen damit Zusatzlasten in das zu sichernde Bauteil ein, die dessen Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit negativ beeinflussen können. Bei einer nachträglichen Sicherung entstehen Zusatzlasten, für die das Bauwerk ursprünglich nicht konzipiert wurde. Aufgrund dieser Zusatzlasten können Verformungen erzeugt werden oder zusätzliche Beanspruchungen etc. im Bauwerk entstehen, die nicht schadensfrei aufgenommen werden können. Dies hat dann zur Folge, dass vorgespannte Anker nicht verwendet werden können. Zyklische Anteile in der Gesamtbelastung spielt bei Verpressankern aufgrund der hohen Vorspannung des Verankerungssystems und der Steifigkeitsverteilungen am System meistens eine untergeordnete Rolle.Ground anchors require a minimum preload and thus carry additional loads in the component to be secured, the carrying capacity and fitness for use. at an additional backup results in additional burdens, for which the building was originally not designed has been. Due to these additional loads can deformations be generated or additional stresses etc. in the Buildings arise that can not be absorbed without damage. This then results in biased anchors not being used can. Cyclic shares in the total load plays in the case of ground anchors due to the high prestressing of the anchoring system and the stiffness distributions on the system mostly a subordinate one Role.
Bei
Zugpfählen im Boden können sich bereits bei zyklischen
Lastanteilen von 20% des charakteristischen Pfahlwiderstandes deutliche
Verschlechterungen des Tragverhaltens einstellen. Pfahltragfähigkeiten
unter zyklischer Belastung unterhalb des Grundwasserspiegels sind
außerdem bis heute ohne Probebelastungen nicht eindeutig
zu bewerten. Die vergleichbar hohen Lastzyklen für eine
notwendige Probebelastung sind jedoch auf der Baustelle schwer zu
realisieren. Im Hinblick auf mögliche Lageveränderungen
von Pfählen werden nach geltender
Beide oben genanten Verankerungsverfahren haben klare Einsatzgrenzen, die eine Anwendung zur Verankerung von Zugelementen an zyklisch beanspruchten Bauteilen, besonders bei nachträglichen Ertüchtigungsmaßnahmen, z. B. bei Schifffahrtschleusen oder zu sichernden Bauteilen im Tidegebiet, aber auch in anderen Bereichen, deutlich reduzieren.Both above-mentioned anchoring methods have clear limits of use, which is an application for anchoring tension elements on cyclically stressed Components, especially in retrofit measures, z. B. in shipping locks or components to be secured in the tidal area, but also in other areas, significantly reduce.
ProblemlösungTroubleshooting
Die Problemlösung besteht in der Entwicklung und Gestaltung des Kopfdetails zur Verankerung eines Zugelements zur Sicherung von zyklisch beanspruchten Bauteilen mit dem Ergebnis, dass ermüdungsrelevante Anteile der Beanspruchungen aus einer zyklischen Verformung nicht auf das Zugelement übertragen werden. Das erfolgt durch die Anordnung einer Bewegungsfuge mit einstellbarem Abstand an der Übertragungsstelle zwischen dem Zugelementkopf und dem zu sichernden Bauteil. Das Zugelement nimmt dadurch nur die statische Gesamtlast im Bruchzustand einschließlich aller Sicherheiten bei den dann auftretenden großen Verschiebungen auf. Voraussetzung dabei ist, dass das Bauteil die wesentlich kleineren zyklischen Lastanteile im Gebrauchszustand ohne Mitwirkung der Ankerelemente aufnehmen kann, oder aber dass nur ein solcher Bruchteil der zyklischen Beanspruchung übertragen wird, der von der Verankerungskonstruktion sicher aufgenommen werden kann.The Problem solving consists of development and design the head detail for anchoring a tension element for securing of cyclically stressed components with the result that fatigue-relevant Shares of stresses from cyclic deformation not be transferred to the tension element. This is done by the arrangement of a movement joint with adjustable distance at the transfer point between the traction element head and the component to be secured. The tension element thereby only takes the total static load in the fractured state including all collateral in the then occurring large shifts. The prerequisite is that the component is the much smaller Take cyclic load components in use without the involvement of the anchor elements or that only such a fraction of the cyclic load is transmitted, which can be safely received by the anchoring structure.
Beispielexample
Eine bestehende Schleusenkammerwand, die durch den wechselnden Wasserstand in der Schleusenkammer zyklisch beansprucht und verformt wird, muss im Grenzzustand für extrem hohe Grundwasserstände hinter der Schleusenkammerwand gegen Kippen nachträglich gesichert werden (siehe Zeichnung). Die nachträgliche Bauwerkssicherung erfolgt durch ein Zugelement, das im Boden mit einem Verpresskörper verankert ist. Die Verankerung des Zugelements im Bereich der Schleusenkammer erfolgt mit der neu entwickelten Kopfkonstruktion. Als Zugelement kommt ein Stabstahl mit Gewinderippen, vorzugsweise aus Betonstahl, zur Anwendung. Neben der erforderlichen Bauwerkssicherung erhält die Kammerwand eine Betonvorsatzschale, um die Dauerhaftigkeit der Schleusenkammerwand zu erhöhen. Zur beispielhaften Beschreibung der Kopfkonstruktion werden die auf der Zeichnung dargestellten Bauteile wie folgt benannt:A existing lock chamber wall, by the changing water level in the lock chamber is cyclically stressed and deformed, must in the limit state for extremely high groundwater levels behind the lock chamber wall against tipping later be secured (see drawing). The subsequent building security is done by a tension element, which in the bottom with a grout body is anchored. The anchoring of the tension element in the area of the lock chamber takes place with the newly developed head construction. As tension element comes a steel bar with thread ribs, preferably made of reinforcing steel, for use. In addition to the required structural safety receives the chamber wall a concrete header to ensure the durability of the Lock chamber wall to increase. For an example description the head construction will be the ones shown on the drawing Components named as follows:
- 11
- Zugelement mit Gewinderippentension element with thread ribs
- 22
- LasteinleitungsplatteLoad transfer plate
- 33
- Äußere GleitlagerhülseOuter plain bearing sleeve
- 44
- Mörtelbettmortar bed
- 55
- KorrosionsschutzmasseCorrosion protection compound
- 66
- Unterlegplatteshim
- 77
- Rohrpipe
- 88th
- Innere GleitlagerhülseInner plain bearing sleeve
- 99
- Muttermother
- 1010
- Innere StahlkappeInner steel cap
- 1111
- Äußere StahlkappeOuter steel cap
Bei
der Montage der Kopfkonstruktion wird die Lasteinleitungsplatte
(
Um
die zyklische Beanspruchung durch die Schleusungsvorgänge
nicht auf die Verankerungskonstruktion zu übertragen, enthält
die neue Kopfkonstruktion ein Gleitlager. Durch die Anordnung des Gleitlagers
kann die Kammerwand bei horizontalen Kammerwandverformungen durch
Schleusungsvorgänge frei über das im Boden verankerte
Zugelement (
Durch
die Wandbewegung aufgrund der Wasserstandswechsel in der Schleusenkammer
entstehen neben den Lagerverschiebungen auch geringe Lagerverdrehungen.
Daher werden die Gleitlagerhülsen mit einem Mindestspiel
eingebaut. Im genannten Beispiel werden die Gleitlagerhülsen
(
Mit
der Mutter (
Die
Mutter (
Die äußere
Stahlkappe (
Durch die einfache Nachrüstung mit dem Zugelement und der ermüdungsfreien Kopfkonstruktion kann die Schleusenkammerwand auch bei hohen Grundwasserständen im Grenzzustand gegen Kippen gesichert und ein kostenintensiver Neubau vermieden werden.By the simple retrofitting with the tension element and the fatigue-free Head construction can the lock chamber wall even at high groundwater levels secured in the limit state against tipping and a costly New construction to be avoided.
Vorteileadvantages
Durch die neue Kopfkonstruktion besteht die Möglichkeit zyklisch beanspruchte Bauteile mit nicht vorgespannten Zugelementen zu sichern.By the new head design is cyclical To secure stressed components with non-prestressed tension elements.
Die
Aktivierung des Zugelementes in Abhängigkeit der Bauteilverformung
kann durch den Abstand zwischen Unterlegplatte (
Erst im Grenzzustand der Tragfähigkeit und entsprechend großer Bauteilverformung wird das Zugelement über die Kopfkonstruktion aktiviert. Dadurch wird eine zyklische Beanspruchung der Kopfkonstruktion, des Zugelementes und der Verbundfuge zwischen Verpresskörper und Boden im Gebrauchszustand deutlich reduziert bzw. vermieden.First in the limit state of carrying capacity and correspondingly large Part deformation is the tension element over the head construction activated. This causes a cyclic stress on the head construction, of the tension element and the joint between injection body and soil in use significantly reduced or avoided.
Die volle Tragfähigkeit der Kopfkonstruktion und des Zugelements kann ohne Abminderung der zulässigen Spannungen aufgrund von zyklischen Beanspruchungen und daraus resultierender Materialermüdung genutzt werden.The full load capacity of the head structure and the tension element can without diminishing the allowable voltages due to cyclic stresses and resulting material fatigue be used.
Im Gebrauchszustand werden die zu verankernden Bauteile nicht wie z. B. bei vorgespannten Injektionsankern durch Vorspannkräfte zusätzlich belastet.in the Use state, the components to be anchored not such. B. in prestressed injection anchors by biasing forces additionally charged.
Durch die freie Verschiebungsmöglichkeit zwischen Zugelement und zu verankernden Bauteil kann die Qualität der Verankerung an der vom Bauteil abgewandten Seite des Zugelementes durch übliche Abnahmeprüfungen kontrolliert werden.By the free possibility of displacement between tension element and anchoring component can the quality of anchoring on the side facing away from the component side of the tension element by conventional acceptance tests to be controlled.
Wird die Kopfkonstruktion einbetoniert, bleibt die volle Funktion der Verschiebbarkeit zwischen Zugelement und dem zu verankernden Bauteil erhalten.Becomes the head construction is concreted, the full function of the Displaceability between tension element and the component to be anchored receive.
Alle Bauteile der neuen Kopfkonstruktion sind handelsüblich, robust und dauerhaft und können mit üblichen Geräten des Baugewerbes eingebaut werden.All Components of the new head construction are commercially available, sturdy and durable and can with usual equipment be incorporated in the construction industry.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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