DE2031007A1

DE2031007A1 - Vorrichtung zum Verankern von Spann drahtkabeln

Info

Publication number: DE2031007A1
Application number: DE19702031007
Authority: DE
Inventors: Michel Bagnolet Laurent (Frank reich) M
Original assignee: Societe Technique pour lUtilisa tion de la Precontrainte, Boulogne Billancourt (Frankreich)
Priority date: 1969-06-24
Filing date: 1970-06-23
Publication date: 1971-03-04
Also published as: GB1313929A; ZA703901B; JPS5332183B1; US3659321A; FR2045703A1; BR7019960D0; AT304836B; NL7009278A; FR2045703B1; CH524033A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verankern eines Spanndrahtkabels, dessen Adern in einander zugewandten Nuten zweier benachbarter Keile einer Vielzahl ringförmig angeordneter Keile eingeklemmt sind, die mit ihrer konischen Seitenfläche auf der kegelstumpfmantelförmigen Innenwandung eines sich an dem vorzuspannenden Bauwerk abstützenden Ankerhohlkopfes aufliegen. Die hier als Kabeladern angesprochenen Vorspannglieder können parallel verlaufende Spanndrähte oder auch Drahtlitzen sein.

Bei einer solchen in der Vorspannbetontechnik bereits bekannten Vorrichtung liegt jede Kabelader dieser Bewe/hing zwischen zwei zur Kabeladerachse parallelen Nuten, die in den einander zugewandten Flächen der Klemmkeile ausgespart sind, die in ihrer Gesamtheit einen Ring mit konischer Seiten-

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fläche bilden, mit der er in dem kegelstumpfförmigen Hohlraum des Ankerkopfes auf dessen umlaufenden Innenwandung aufliegt. Die Spannkraft des Spanndrahtkabels zieht die Klemmkeile in den Ankerkopfhohlraum hinein, und die von dem Gegendruck des Ankerkopfes herrührende seitliche Klemmkraft auf jedem Klemmkeil überträgt sich in eine ringförmige Klemmkraft der längs einer Zylinderwandung an-geordneten Spanndrahtkabeladern, da zwischen benachbarten Keilen ein Zwischenraum besteht, und die Kraft sich über die Kabeladern ringförmig von einem K/eil zum andern überträgt.

Gewöhnlich und entsprechend anderen, Klemmkräfte von Keilen ausnutzenden Verankerungsvorrichtungen ist der für den öffnungswinkel des Ankerkopfhohlraums des Ankerkopfs gegenüber der Spanndrahtkabelachse verwendete Winkel gering und liegt etwa bei 6 bis 10°. Wenn nämlich die Kabeladern zwischen den Keilen nicht einzeln verklemmt, sondern um einen einzigen zentralen konischen Keil angeordnet werden, ist es notwendig, dem von diesem Keil mit der Kabelachse gebildeten Winkel einen geringen Wert zu geben, um ein einwandfreies Verklemmen zu gewährleisten, und außerdem ein Austreiben des Keils unter der Wirkung der Komponente des in der Spitze des Keils entgegengesetzter Richtung gerichteten Seitendrucks zu vermeiden. Wenn man jedoch dem Winkel des durch die die Adern des Spanngliedbündels einzeln klemmenden Keile gebildeten kegeistümpfförmigenRing einen ebenso großen Winkelwert von 6 bis 10° gibt, tritt eine übermäßige seitliche Klemmkraft dieser Klemmkeile auf, wenn die auf sie wirkende Spannkraft groß wird .

Um diesen örtlichen Druck auf die Spanndrahtädern zu verringern, ist bekanntlich bereits vorgeschlagen worden, die Klemmkeile zu verlängern, was jedoch die Verankerungsvorrichtung verteuert und ihre Handhabung erschwert. Um dies zu vermeide^ ist es bisher notwendig, die Spannkraft des

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Kabels zu begrenzen, indem man die Zahl und den Querschnitt der Kabeladern beschränkt.

Dieser übermäßige seitliche Druck auf die Kabeladern ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß dann, wenn Kabeladern in zahlreicher Anzahl vorgesehen sind und demzufolge der Winkel im Mittelpunkt jedes Keils gering ist, der Klemmdruck aus einer doppelten Keilwirkung resultiert, der einerseits auf den Winkel des kegelstumpfformigen Hohlraums des Ankerkopfs und andererseits auf den Winkel im Mittelpunkt der Keile zurückzuführen ist, Wirkungen, die sich multiplizieren. Es läßt sich nämlich die mittlere seitliche " Klemmkraft auf eine Spanndrahtkabelader mit folgender Formel mathematisch ausdrücken:

F =

2 sin I . tg (f + θ)

In dieser Gleichung bedeutet η die Anzahl an Kabeladern, T die Spannung einer Kabelader, vp den Reibungswinkel der Gesamtheit der Keile gegenüber der Ankerkopfhohlraumwandung und θ den Winkel der Keile gegenüber der Kabelachse. Diese Klemmkraft ist also für kleine Winkel umgekehrt proportional dem Produkt des Halbwinkels im Mittelpunkt der Keile und des Halbwinkels an der Stütze des konischen Ankerkopfes.

Die Erfindung basiert auf der Beobachtung, daß bei einer Verankerung, bei der die Spanndrahtkabeladern einzeln zwischen Keilen eingeklemmt sind, der zuvor geschilderte Effekt des Austreibens von Keilen nicht zu befürchten ist. Die Kabeladern liegen nämlich in Berührung mit den Keilen längs einer zu ihrer Achse parallelen Fläche, und diese Kabeladern neigen somit dazu, die Keile in den enger werdenden Bereich des Ankerkopfhohlraumes einzutreiben, sobald die Reibungsberührung zwischen Kabeladern und,Klemmkeilen

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hergestellt ist. Unter diesen Bedingungen schlägt daher die Erfindung vor, bei einer Verankerungsvorrichtung der eingangs genannten Art den Ankerhohlkopf und die Klemmkeile aus festem massivem Metall herzustellen und dem öffnungswinkel der Innenwandung des Ankerhohlkopfes gegenüber der Spanndrahtkabelachse einen Wert zu geben, der größer als 15° ist. Dieser wesentlich größer als üblich gewählte Wert kann beispielsweise für ein Spanndrahtbündel mit sieben Adern auf 20° festgelegt werden. Man vermindert somit ganz beträchtlich die seitliche Klemmkraft der Spannglieder, um sie auf annehmbare Werte zurückzuführen. Außerdem wird es durch Änderung des Werts dieses Winkels möglich, den Wert der Klemmkraft in Abhängigkeit der Anzahl der das Spanndrahtkabel bildenden Adern anzupassen. Je größer hierbei die Anzahl an Kabeladern, d.h. umso kleiner der Mittenwinkel der Keile ist, umso größer kann der öffnungswinkel des Ankerkopfhohlraumes werden. *

Diese Beschränkung des auf die Kabeladern ausgeübten Seitendrucks ist vor allem in dem Falle von Drahtlitzen wichtig, auf die sich die Erfindung vor allem bezieht, da die bisher bekannten Verankerungsausführungen dieser Art insbesondere Spannglieder verwenden, die jeweils nur aus einem Draht gebildet sind. Solche Kabellitzen werden nämlich viel leichter durch den Seitendruck verletzt, der sich auf Berührungsstellen mit ihren Einzeldrähten auswirkt und nicht auf den gesamten umlaufenden Mantel des Drahtes, wie dies bei einfachen Drähten der Fall ist.

Da die auf jede Kabelader ausgeübte Klemmkraft progressiv ist und in dem Maße anwächst, in dem man sich dem freien Ende des Kabels nähert, ist der Winkel des Umfangs der zusammengefaßten Keile gegenüber der Achse des Kabels ungefähr um 20* bis 2° größer als der Öffnungswinkel des Hohlraums d«s Ankerkopfes, während die Keile und der Ankerkopf aus

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festem massiven Metall ausgeführt sind. Man erhält somit zum freien Ende des Kabels hin eine größere Klemmkraft für jede Kabelader.

Die Art der hier vorgeschlagenen Verankerung ermöglicht, solche massiven, also, wenig verformbare Keile zu verwenden, was bei dieser Winkeldifferenz seine gesamte Wirksamkeit im Anwachsen des Klemmdrucks beiträgt. Diese an sich bekannte, jedoch bei anderen Verankerungsarten verwendete Winkeldifferenz, bei denen die Keile aufgrund ihrer Form oder aufgrund des sie bildenden Materials (Beton) ziemlich verformbar sind, hat häufig nicht die gewünschte Wirksamkeit.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besitzen zweckmäßig die Klemmkeile eine längs der Kabelachse gemessene Länge, die um 50 % größer als die Höhe, nämlich axiale Stärke des Ankerkopfes ist. Aufgrund der Steifigkeit des Ankerkopfes und der Klemmkeile stellt nämlich die örtliche innige Zusammenfassung dieser Klemmkeile durch den Ankerhohlkopf nichtsdestoweniger eine geeignete Verteilung des Drucks auf die Kabeladern sicher. Mit der Verankerungsvorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich die Kraft der mit dieser Verankerungsart verwendeten Kabel beträchtlich steigern, um so den derzeitigen Bedürfnissen der Vorspannbetontechnik zu genügen.

In der Zeichnung ist eine Verankerungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Art in zwei beispielsweise gewählten Ausführungsformen schematisch veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform in Draufsicht,

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt gemäß Linie H-II der Fig. gehaltene Seitenansicht dieser ersten Ausführungsform,

Fig. 3 in Draufsicht eine, zweite Ausführungsform der Ver-

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ankerungsvorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 4 ebenfalls eine Seitenansicht dieser zweiten Ausführungsform, die teilweise in einem längs der Linie IV-IV der Fig. 3 geführten Schnitt gehalten ist.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Verankerungsvorrichtung umfaßt einen sich gegen den Beton 1 eines vorzuspannenden Bauwerkes abstützenden Ankerkopf 2 mit einer umlaufenden Innenwandung 3, die einen zentralen kegelstumpfmantelförmigen Hohlraum begrenzt. Das Vorspannkabel ist in diesem Ausführungsbeispiel aus sieben Kabeladern 4 gebildet, die Litzen verdrillter Drähte sein können, von denen jede aus sieben Drähten gebildet ist. Dieses Kabel verläuft in einem Spannkanal , der mittels einer Hülse 5 ausgespart ist, die beim Gießen des Betons in diesen eingebettet wird. Diese Kabelader 4 ist eingeklemmt zwischen zwei Klemmkeilen 6, welche die Form eines Kegelausschnitts bilden, dessen äußere Kegelfläche 7 auf der konischen Innenwandung 3 des Ankerkopfs aufliegt. Die Klemmkeile 6 bilden einen vollständigen Ring, in dessen Mitte ein vorzugsweise zylindrischer freier Raum 8 verbleibt. In jeder radialen Seitenfläche jedes Klemmkeiles ist eine Nute 9 ausgespart, die etwas weniger tief als ein Halbzylinder mit einem dem der Kabelader 4 entsprechenden Durchmesser ist, so daß somit jede Kabelader zwischen zwei einander zugewandten Nuten benachbarter Klemmkeile eingefaßt ist.

Um ein besseres Verklemmen der Kabeladern zu bewirken, können die Nuten griffig gehalten, beispielsweise mit sä'gezahnförmigen, senkrecht zur Richtung der Kabeladern eingearbeiteten Riefen ausgestattet oder auch z.B. durch Metallisierung mit rauhen Körnern belegt sein, die dazu bestimmt sind, den Reibungskoeffizienten «wischen diesen Nuten und den Kabeladern zu erhöhen.

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Bei einer Anordnung dieser Art lassen durch ihre Reibung in den Nuten die gespannten Bewe/rungs kabel die Klemmkeile tiefer in den Hohlraum 3 des Spannkopfes 2 eintreiben, und die radiale Gegenkraft der Innenwandung 3 dieses Hohlraums gegen jeden Klemmkeil überträgt sich durch Kuppeleffekt in eine kreisförmige Drucklinie, welche sich von einem Keil zum andern durch die Kabeladern dadurch überträgt, daß jede Kabelader zwischen zwei Klemmkeilen eingeklemmt ist und die Klemmkeile durch schmale Zwischenräume 10 voneinander getrennt sind und nicht längs der Achse des Hohlraums 3 in Berührung stehen.

ψ Gemäß dem wesentlichen Merkmal der Erfindung, ist der

öffnungswinkel θ der kegelstumpfförmigen Innenwandung 3 gegenüber der zentralen Achse des Ankerkopfhohlraumes größer als 15°. Ferner ist der an der Spitze des durch sämtliche Klemmkeile gebildeten Kegelringes vorhandene Winkel, d.h. der von den konischen Seitenflächen 7 der Klemmkeile 6 und der Kabelachse eingeschlossene Riegel, um 20' bis 2° größer als der öffnungswinkel θ des Ankerkopfhohlraumes.

Aufgrund dessen, daß die Klemmkraft des Klemmkeilringes über den Ankerkopf 2 an der Seite der nach außen gewandten Fläche dieses Ankerkopfs maximal ist und in an sieh bekannter Weise zu der mit dem Beton in Berührung stehenden Fläche des Ankerkopfes progressiv kleiner wird, ist die Klemmkraft auf die Adern 4 des Kabels dort am größten, wo durch Reibungskraft ihre Spannung durch die Wirkung dieser selbst progressiven Klemmkraft progressiv verringert ist.

Nach einer weiteren Besonderheit der Erfindung ist die axial gemessene Länge L der Keile 6 um mindestens 501 größer als die Höhe H des Ankerkopfes 2. Außerdem verläuft vorzugsweise die außerhalb des Ankerkopfes 6 gelegene Seitenfläche 11 der Klemmkeile 6 gegenüber deren im Ankerkopfhohlraum ,

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aufliegenden konischen Seitenfläche 7 entgegengerichtet konisch» Aufgrund dieser Anordnung verteilt sich die von der Hohlraumwandung 3 auf die Klemmkeile 6 an der Schnittkante 12 der Seitenflächen 7 und 11 ausgeübte Gegenkraft regelmäßig auf die Länge L der Klemmkeile 6. Durch Verringerung der Höhe H des Ankerkopfes 2 und die Verjüngung der Keile nach außen (in der Zeichnung nach oben) ist das Volumen der Verankerungsvorrichtung beträchtlich vermindert, was an Material einspart und die Handhabung desselben erleichtert. Trotzdem ist es möglich, solche- Verankerungsvorrichtungen für Spannkabel auszuführen, welche außerordentlich hohe Vorspannkräfte liefern.

Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt die Höhe der Klemmkeile praktisch das doppelte der Höhe des Ankerkopfes 2, und bei einer solchen Verankerung mit sieben Kabeladern kann der Winkel θ etwa mit 20° gewählt werden. Um zu vermeiden, daß die verschiedenen Kabeladern 4 am Eintritt in den Spannkanal sich miteinander verwinden oder verdrillen und in den Abständen zwischen den Klemmkeilen 6 nicht parallel bleiben, ist zwischen die Kabeladern 4 ein oliven- förmiger Körper 13 eingefügt, um die Kabeladern 4 vor Ein treiben der Keile 6 voneinander zu trennen. Dieser olivenförmige Körper 13 besitzt einen mittleren Kanal 14, der mit dem zwischen den Keilen 6 vorhandenen axialen Kanal 8 in Flucht liegt, was nach Durchführung der Verankerung erlaubt, in die Hülle 5 des Kabels einen Schutzmörtel zu injizieren. Verlaufen die Kabeladern 4 parallel, kann das Spannen derselben in an sich bekannter Weise über eine Presse erfolgen, die für den Durchgang der Kabeladern einen axialen -Kanal und eine Fläche besitzt, mit der sie sich auf der Außenfläche 17 des Spannkopfes 2 aufstützt.

Die in Fig. 3 und 4 veranschaulichte Ausführungsform entspricht der der Fig. 1 und 2 bis auf folgende Unterschiede:

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Die Anzahl der Kabeladern beträgt zwölf, so daß der Halbwinkel in der Mitte jedes Klemmkeiles 6 15° beträgt, während der Öffnungswinkel θ etwa bei 30° liegt. Ferner verlaufen die in die Klemmkeile 6 eingebrachten Nuten 9 schräg gegenüber der Kabelachse, was vor allem erlaubt, dieses Kabel mit einer Presse ohne zentralen Kanal spannen zu können, die jedoch Mittel aufweisen muß, mit denen sie an den Kabelajidern umfänglich angreift. Wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 sind die Klemmkeile 6 länger gehalten als die Höhe des Ankerkopfes 2 und wesentlich geneigt gegenüber derAußenfläche des Ankerkopfes. Die Divergenz der Kabeladern an ihrem Eintritt in die Verankerungsvorrichtung kann ein Ausweiten der Hülse 5 notwendig machen, was mittels eines Anschlußstutzens 15 ausgeführt sein kann. Um das Reiben dieses Kabels gegen die Hülse 5 zu vermeiden, ist in diesem Anschlußstutzen 15 ein Ring 16 vorgesehen, um die zueinander im Spannkanal parallel verlaufenden Kabeladern 4 allmählich in die schiefe Lage der sie aufnehmenden Nuten 9 umzulenken. Die Widerstandsfähigkeit des Ringes 16 muß selbstverständlich ausreichend sein, um die Kabeladern in gespanntem Zustand in Lage zu halten; die Reibung der Kabeladern gegen die Innenfläche des Ringes 16 vermindert selbstverständlich die für die Verankerung dieser Kabeladern notwendige Kraft.

Die hier beschriebenen Verankerungen sind insbesondere für Kabel großer Leistung gedacht, die dazu bestimmt sind, in den Betonbauwerken, insbesondere Kunstbauten, hohe Vorspannkräfte zu liefern.

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Claims

Dipt-Ing Dipl. oec. puM. . ' o7 T, _- DIETRICH LEWINSKY Λ0 23· Juni ΓΛ1 - M1. Ai -i VvALT 8Mündiea21 - Gotöxmlfk.SI Telefon 561742 Societe Technique pour L'Utilisation de la Pr£contrainte, Boulogne-Billancourt, Route de la Reine 66 (Frankreich) Patentansprüche:

1.'Vorrichtung zum Verankern eines Spanndrahtkabels, dessen Adern in einander zugewandten Nuten zweier benachbarter Keile einer Vielzahl ringförmig angeordneter Keile eingeklemmt sind, die mit ihrer konischen Seitenfläche auf der kegelstumpfmantelförmigen Innenwandung eines sich an dem vorzuspannenden Bauwerk abstützenden Ankerhohlkopfes aufliegen, dadurch gekennzeichnet,daß der Ankerhohlkopf (2) und die Klemmkeile (6) aus festem massiven Metall bestehen und der öffnungswinkel (Θ) der Innenwandung (3) des Ankerhöhlkopfes gegenüber der Spanndfahtkabelachse größer als 15° ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von den konischen Seitenflächen (7) der Klemmkeile (6) und der Kabelachse eingeschlossene Winkel um 2O¹ bis 2° größer als der Öffnungswinkel (θ) des Ankerkopfhohlraumes ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, "daß die axiale Länge (L) der Klemmkeile (6) um 501 größer als die axiale Stärke (H) des Ankerkopfes (6) ist, wobei vorzugsweise die außerhalb desselben gelegene Seitenfläche (11) der Klemmkeile gegenüber deren im Ankerkopfhohlraum aufliegenden konischen Seitenfläche (7) entgegenrichtet konisch verläuft.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Klemmkeilen (6) zur Aufnahme der Kabeladern (4) vorgesehenen Nuten (9) durch Rillen oder Riefen oder durch flächige Auflage eines aufrauhenden Materials griffig gehalten sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kabeladern (4) aufnehmenden Klemmkeilnuten (9) gegenüber der Kabelachse um einen kleineren Winkel als der Winkel der Klemmkeile (6) geneigt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei paralleler Anordnung der die Kabeladern (4) aufnehmenden Klemmkeilnuten (9) gegenüber der Kabelachse außerhalb des Ankerhohlkopfes (2) zwischen den Kabeladern ein deren Verwinden oder Verdrillen in dessen Nähe vermeidender, mit einem mittigen axialen Kanal (14) versehener Körper (13) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabeladern (4) außerhalb des Ankerhohlkopfes (2) in einem Ring (16) zusammengefaßt sind, welcher der von den gekrümmten Kabeladern ausgeübten Kraftseitenkompnente widersteht.

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