DE2114863B1 - Anchoring of a tensioned tension member for high loads in a concrete component, e.g. a stay cable of a cable-stayed bridge - Google Patents
Anchoring of a tensioned tension member for high loads in a concrete component, e.g. a stay cable of a cable-stayed bridgeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verankerung eines gespannten Zugglieds für große Belastungen in einem Betonbauteil, z. B. eines Schrägseils einer Schrägseilbrücke, das aus einer Vielzahl von zueinander parallelen Zugelementen, wie Drähten, Litzen od. dgl. besteht, die gemeinsam in einer Umhüllung angeordnet und von nach dem Spannen eingebrachtem, den von dem Zugglied nicht ausgefüllten Teil des Ummantelungsquerschnitts einnehmenden Zementmörtel od. dgl. umgeben sowie zur Verankerung hin aufgefächert sind.The invention relates to an anchorage of a tensioned tension member for large loads in a concrete component, e.g. B. a stay cable of a cable-stayed bridge, which consists of a plurality of each other parallel tension elements, such as wires, strands or the like arranged and introduced after tensioning, the part not filled by the tension member of the cladding cross-section occupying cement mortar or the like. Surrounded and for anchoring are fanned out.
Als Zugglieder für hohe Belastungen, z. B. Schrägseile für Schrägseilbrücken, außerhalb eines Bauwerkes verlaufende Spannglieder od. dgl., kennt man Drahtseile und Bündel aus dünnen, gezogenen Stahldrähten, die in einem Ankerkopf verankert und als Ganzes anspannbar sind. Drahtseile, die aus einer großen Anzahl von Einzeldrähten bestehen, welche in verschiedenen Schlagarten zu verschlossenen Seilen verbunden sind, werden zur Verankerung hin im allgemeinen zu einem Seilbesen aufgelöst, in eine konische Hülse aus Guß- oder Schmiedestahl gesteckt und dort mit einer Vergußmasse fest eingegossen. Zum Spannen dieser Art von Zuggliedern sind, da alle Einzelelemente gleichzeitig gespannt werden müssen, sehr aufwendige Vorrichtungen in Form von schweren Spannpressen erforderlich.As tension members for high loads, e.g. B. Stay cables for cable-stayed bridges, outside of a building running tendons or the like, one knows wire ropes and bundles of thin, drawn steel wires, which are anchored in an anchor head and can be tensioned as a whole. Wire ropes made from a large number consist of single wires, which are connected in different types of lay to closed ropes, are generally dissolved to a rope broom for anchoring, in a conical sleeve made of cast or forged steel and firmly cast there with a potting compound. For tensioning of this type of tension members, since all individual elements must be tensioned at the same time, very complex devices in the form of heavy clamping jacks are required.
Bei einer Zügelgurtbrücke ist es auch schon bekanntgeworden, die Zügelgurte aus einzelnen Lagen von dicht gepackten Stahlstäben auszubilden, die in einer kastenförmigen Ummantelung untergebracht sind (deutsche Auslegeschrift 1658 582). Die Stahlstäbe sind mit in Längsrichtung versetzt zueinander angeordneten Gewindemuffen gestoßen, die gleichzeitig als Abstandhalter dienen. Im Bereich ihrer Einmündung in die Betonkonstruktion sind die Einzelelemente der Zügelgurte aufgefächert und mit an sich bekannten, im Spannbetonbau üblichen, Verankerungskörpern an der Außenseite der Betonkonstruktion, d. h. an der Unterseite der Betonfahrbahnplatte verankert. Nach dem Spannen der einzelnen Stahlstäbe der Zügelgurte, wozu kleinere, im Spann-In the case of rein belt bridges, it has also become known that rein belts are made up of individual layers from tightly packed steel rods housed in a box-shaped casing are (German Auslegeschrift 1658 582). The steel bars are butted with threaded sockets offset from one another in the longitudinal direction, which simultaneously serve as spacers. The individual elements are in the area where they join the concrete structure the rein straps fanned out and with anchoring bodies known per se and customary in prestressed concrete construction on the outside of the concrete structure, d. H. anchored to the underside of the concrete deck. After tensioning each Steel bars of the rein straps, including smaller ones in the tensioning
betonbau übliche, jeweils ein Spannglied erfassende, Spannpressen verwendet werden können, muß der zwischen der Ummantelung und der Oberfläche der Stäbe verbliebene Hohlraum mit Zementleim ausgepreßt werden, um einen Korrosionsschutz zu erreichen. Conventional concrete construction, each gripping a tendon, clamping jacks can be used, the The cavity remaining between the casing and the surface of the rods was pressed out with cement paste to achieve corrosion protection.
Nicht nur bei dieser Ausführungsform, bei der die Verwendung von stabförmigen warmgewalzten Spanngliedern eine große Anzahl von Muffenverbindungen bedingt, ist die verhältnismäßig geringe Schwingungsfestigkeit der die Zügelgurte bildenden Zugglieder zu beanstanden. Diese liegt im allgemeinen darin begründet, daß die Verankerungen der Zugglieder zusätzlich zu den ständigen Lasten noch wechselnde Lasten durch Verkehrslasten erhalten.Not only in this embodiment, where the use of rod-shaped hot-rolled Tendons require a large number of socket connections, the relatively small number Objectionable to the vibration resistance of the tension members forming the rein straps. This lies in general based on the fact that the anchorages of the tension members in addition to the permanent loads Receive changing loads from traffic loads.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausbildung eines solchen Zuggliedes zu erreichen, das vor allem größere Sicherheiten hinsichtlich der Schwingungsbeanspruchungen bietet, bei dem aber auch die Vorteile bekannter Zugglieder hinsichtlich des einwandfreien Korrosionsschutzes durch Injektion von Zementmörtel und des Spannens mittels einfacher und leicht zu handhabender Vorrichtungen beibehalten werden können.The invention is based on the object to achieve a design of such a tension member, which above all offers greater security with regard to the vibration stresses, but with which also the advantages of known tension members in terms of perfect corrosion protection through injection cement mortar and tensioning using simple and easy-to-use devices can be retained.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe da- as durch gelöst, daß sich die Umhüllung bis in das Betonbauteil erstreckt und zumindest im Eintrittsbereich in das Betonbauteil aus einem Metallmantel besteht, der außer mit den Zugelementen mit dem Betonbauteil im Verbund steht.According to the invention, this object is as solved by that the envelope extends into the concrete component and at least in the entry area into the concrete component from a metal jacket exists, which, apart from the tension elements, is connected to the concrete component.
Die Verbesserung der Schwingungsfestigkeit des Zugglieds, die für den Bestand vor allem einer Brücke von entscheidender Bedeutung ist, wird bei der Erfindung durch die Trennung der Einleitung der ständigen Lasten einerseits und der veränderliehen Lasten, wie Verkehrslasten, andererseits in die Betonkonstruktion erreicht. Das geschieht dadurch, daß zunächst in an sich bekannter Weise die Einzelelemente in ihren Verankerungen angespannt und gegen den erhärteten Beton verankert werden. Dadurch werden die in diesem Belastungszustand schon vorhandenen ständigen Lasten aus Eigengewicht in die Betonkonstruktion eingetragen. Die Verkehrslasten, also die die Schwingungsbeanspruchungen hervorrufenden Lasten, treten erst nach Injektion der verbliebenen Hohlräume mit Zementmörtel bzw. Zementleim auf, also zu einem Zeitpunkt, zu dem über den Zementmörtel ein Verbund zwischen den Einzelelementen, dem Stahlmantel und dem Betonbauteil, in dem das ganze Zugglied verankert ist, besteht. Diese veränderlichen Belastungen werden dann über die Einzelelemente in den Stahlmantel eingetragen und von diesem direkt auf den Beton abgegeben. Somit bleiben die eigentlichen Verankerungen der Einzelelemente von Schwingungsbeanspruchungen weitgehend frei.The improvement of the vibration resistance of the tension member, which is important for the stock one Bridge is vital in the invention by separating the initiation the permanent loads on the one hand and the changing loads, such as traffic loads, on the other hand in reached the concrete structure. This is done by the fact that first in a known manner Individual elements are clamped in their anchorages and anchored against the hardened concrete. As a result, the permanent loads that are already present in this loading state are made up of their own weight entered into the concrete structure. The traffic loads, i.e. the vibration loads causing loads, occur only after the remaining cavities have been injected with cement mortar or cement paste, i.e. at a point in time at which a bond is established over the cement mortar between the individual elements, the steel jacket and the concrete component in which the entire tension member is anchored is, exists. These variable loads are then via the individual elements in the Entered steel jacket and released from this directly on the concrete. So the real ones remain Anchoring of the individual elements is largely free of vibration loads.
Der Metallmantel hat zweckmäßigerweise innerhalb des Betonbauteils eine konstante und außerhalb des Betonbauteils eine abnehmende Wanddicke. Der innerhalb des Betonbauteils befindliche Teil des Metallmantels kann an seiner Innenseite und/oder an der Außenseite mit Mitteln zum Vergrößern der Haftung versehen sein. Zu diesem Zweck kann die Wand des Metallmantels mit Nieten versehen sein.The metal jacket expediently has a constant inside and outside of the concrete component of the concrete component has a decreasing wall thickness. The part of the Metal jacket can on its inside and / or on the outside with means to enlarge the Liability must be provided. For this purpose, the wall of the metal jacket can be provided with rivets.
Um den Metallmantel herum können im wesentliehen parallel zu diesem verlaufende Spannglieder zum Erzeugen einer Druckvorspannung in dem den Metallmantel umgebenden Beton angeordnet sein.Tensioning elements running essentially parallel to it can be arranged around the metal jacket be arranged to generate a compressive prestress in the concrete surrounding the metal jacket.
Diese Spannglieder können an einem den Metallmantel umschließenden Ankerring verankert sein.These tendons can be anchored to an anchor ring surrounding the metal jacket.
Zweckmäßig ist die aus Metall oder Kunststoff, wie Polyäthylen, bestehende Umhüllung kraft- und formschlüssig an dem Metallmantel angeschlossen.The cover made of metal or plastic, such as polyethylene, is expedient positively connected to the metal jacket.
Die Zugelemente können zwischen dem Metallmantel und ihrer jeweiligen Verankerung einzeln von im Betonbauteil eingebetteten Hüllrohren umgeben sein. Im Innern des Metallmantels kann eine den Durchtritt der Zugelemente ermöglichende Lochscheibe angeordnet sein, die zusammen mit einer den Spannköpfen der Verankerung zugewendeten, die einzelnen Hüllrohre umschließenden Endbegrenzung eine injizierbare Kammer bildet.The tension elements can be individually positioned between the metal jacket and their respective anchoring be surrounded by ducts embedded in the concrete component. Inside the metal jacket, a the passage of the pulling elements enabling perforated disc be arranged, which together with a facing the clamping heads of the anchoring and enclosing the individual ducts forms an injectable chamber.
Die Umhüllung kann mit vorzugsweise aus Kunststoff, wie Polyäthylen, bestehenden Abstandhaltern für die parallelen Zugelemente versehen sein, die aus einer Anzahl von auf konzentrischen Ringen angeordneten, jeweils ein Zugelement umschließenden Hülsen bestehen, die miteinander durch Stege verbunden sind und deren Innendurchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser der Zugelemente.The envelope can preferably be made of plastic, such as polyethylene, consisting of spacers be provided for the parallel tension elements, which consist of a number of concentric rings, there are sleeves enclosing a tension element, which are connected to one another by webs and whose inner diameter is slightly larger than the outer diameter of the tension elements.
Eine der Hülsen, vorzugsweise die im Mittelpunkt angeordnete Hülse, kann Mittel aufweisen, mit denen sie auf dem durch sie hindurchgeführten Zugelement gehalten ist.One of the sleeves, preferably the sleeve arranged in the center, can have means with which it is held on the tension element passed through it.
Die Hülse kann ein Innengewinde haben, mit welchem sie auf ein ein entsprechendes Gewinde aufweisendes Zugelement aufgeschraubt ist.The sleeve can have an internal thread, with which it can have a corresponding thread Tension element is screwed on.
Die Länge des Gewindes kann so gewählt sein, daß es beim Spannen des Zugelementes abgeschert werden kann.The length of the thread can be chosen so that it shears off when the tension element is tensioned can be.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtThe invention is described below with reference to the exemplary embodiment shown in the drawings explained in more detail. It shows
F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Zugglied im Bereich der Verankerung,F i g. 1 a longitudinal section through a tension member in the area of the anchoring,
F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie Π-Π der F i g. 1 undF i g. 2 shows a cross section along the line Π-Π the F i g. 1 and
F i g. 3 einen Querschnitt entlang der Linie ΙΙΙ-ΠΙ der F i g. 1.F i g. 3 shows a cross section along the line ΙΙΙ-ΠΙ the F i g. 1.
Das Zugglied 1 besteht in dem freien Bereich außerhalb des Betonbauteils (rechter Teil der F i g. 1) aus einer Anzahl von einzelnen Zugelementen 2, die kreisringförmig innerhalb einer rohrförmigen Umhüllung 3 angeordnet sind. Die rohrförmige Umhüllung 3 kann aus Kunststoff, z.B. Polyäthylen, oder Stahlblech bestehen. Die Anordnung der Zugelemente 2 ist innerhalb der rohrförmigen Umhüllung 3 so getroffen, daß ein Element 2' im Mittelpunkt liegt und die übrigen Elemente in Form konzentrischer Ringe darum herum angeordnet sind. Die Einzelelemente bestehen aus Walzdrähten, die bis zu einem Durchmesser von 16 mm gerollt, also praktisch endlos angeliefert werden können. In gleicher Weise können aber auch Drahtseile, Litzen od. dgl. Verwendung finden.The tension member 1 exists in the free area outside the concrete component (right part of FIG. 1) from a number of individual tension elements 2, which are circular within a tubular Sheath 3 are arranged. The tubular sheath 3 can be made of plastic, e.g. polyethylene, or sheet steel. The arrangement of the tension elements 2 is within the tubular envelope 3 taken so that an element 2 'is in the center and the other elements in the form of concentric Rings are arranged around it. The individual elements consist of wire rods that extend up to rolled to a diameter of 16 mm, so they can be delivered practically endlessly. In the same However, wire ropes, strands or the like can also be used.
Die Zugelemente 2 sind durch Abstandhalter 4 in bestimmten Abständen voneinander gehalten. Die Abstandhalter bestehen aus Kunststoff, z. B. Polyäthylen; sie setzen sich aus einer Anzahl von Hülsen 5 711SaTTiTTiRn3 die jeweils ein Zugelement 2 umschließen und miteinander durch Stege 6 bzw. 7 verbunden sind. Der Innendurchmesser der Hülsen 5 ist größer als der Außendurchmesser der Zugelemente 2, so daß letztere in Längsrichtung frei beweglich sind.The tension elements 2 are held by spacers 4 at certain distances from one another. The spacers are made of plastic, e.g. B. polyethylene; they are made up of a number of sleeves 5 711Sa TTiTTi Rn 3 which each enclose a tension element 2 and are connected to one another by webs 6 and 7, respectively. The inner diameter of the sleeves 5 is larger than the outer diameter of the tension elements 2, so that the latter are freely movable in the longitudinal direction.
Die Einzelelemente sind an ihren Außenflächen mit auf einer Schraubenlinie liegenden und ein Teil-The individual elements are on their outer surfaces with lying on a helix and a partial
gewinde bildenden Rippen versehen. Die Hülse 8 des mittleren Elements 2' hat ein Innengewinde, mit dem sie auf das mittlere Element 2' aufgeschraubt werden kann. Auf diese Weise läßt sich die genaue Lage des Abstandhalters fixieren. Dieses Gewinde ist so ausgebildet, daß es beim Anspannen der Einzelelemente erforderlichenfalls abgeschert werden kann. Bei Verwendung von Drähten oder Litzen mit glatter Außenfläche kann die lichte Öffnung der im Mittelpunkt liegenden Hülse etwas kleiner sein als der Durchmesser des Elements, so daß die Hülse auf dem Element klemmend fixiert ist.provided thread-forming ribs. The sleeve 8 of the middle element 2 'has an internal thread with which it can be screwed onto the middle element 2 '. This way you can get the exact Fix the position of the spacer. This thread is designed so that it is when the individual elements are tightened can be sheared off if necessary. When using wires or strands with smooth The clear opening of the sleeve in the center can be slightly smaller than the outer surface Diameter of the element, so that the sleeve is clampingly fixed on the element.
Auf einem bestimmten Bereich vor und nach dem Eintritt des Zuggliedes 1 in die Betonkonstruktion ist die Umhüllung als Metallmantel 3' ausgebildet. Eine eventuelle Nahtstelle zwischen dem freien Bereich der Umhüllung 3 und dem Metallmantel 3' ist bei 3" angedeutet. Der Metallmantel 3' hat innerhalb des Betonkörpers eine konstante Wanddicke. Außerhalb des Betonkörpers nimmt die Wanddicke stetig ab, bis sie bei 3" etwa die Dicke der Umhüllung 3 im freien Bereich erreicht.In a certain area before and after the tension member 1 enters the concrete structure, the casing is designed as a metal jacket 3 '. A possible seam between the free area of the casing 3 and the metal jacket 3 'is indicated at 3 ". The metal jacket 3' has a constant wall thickness inside the concrete body. Outside the concrete body , the wall thickness decreases steadily until it is approximately 3" thick the envelope 3 reached in the free area.
Der Metallmantel 3' kann sowohl an seiner Innenfläche auf die ganze Länge als auch an seiner Außenfläche auf den im Beton eingebetteten Bereich mit haftungsvergrößernden Mitteln versehen sein. Hierzu sind in den Metallmantel 3' nachträglich Niete 10 eingeschlagen. Diese Niete 10 wirken nach beiden Richtungen, also sowohl nach der Innen- als auch nach der Außenfläche hin.The metal jacket 3 'can both on its inner surface over the entire length and on its outer surface Adhesion-enhancing agents must be applied to the area embedded in the concrete. For this rivets 10 are subsequently hammered into the metal jacket 3 '. These rivets 10 act according to both Directions, i.e. towards both the inner and the outer surface.
Um die bei der Einleitung der Zugkräfte über den Metallmantel 3' entstehenden hohen Zugspannungen im Betonkörper besser aufnehmen zu können und die Sicherheit gegen ein Herausziehen des Metallmantels aus dem Beton zu vergrößern, sind ringförmig um den Metallmantel 3' herum weitere Spannglieder 11 angeordnet, die etwa parallel zu dem Zugglied 1 verlaufen und in einem Ankerring 12 verankert sind. Der Ankerring 12 ist nur während der Montage gegenüber dem Zugglied 1 festgelegt; im Endzustand besteht keine Verbindung. Die Spannglieder 11 sind durch Bohrungen 13 in dem Ankerring hindurchgesteckt und an dessen Außenseite mittels Gewindemuttern 14 verankert. An der gegenüberliegenden Seite können die Spannglieder 11 in beliebiger, an sich bekannter Weise verankert, gegebenenfalls auch entsprechend den einzelnen Zugelementen 2 aufgefächert sein. Die Spannglieder 11 sind in ebenfalls an sich bekannter Weise mit Hüllrohren 15 versehen und über Kanäle 16 injizierbar.To avoid the high tensile stresses that arise when the tensile forces are introduced via the metal jacket 3 ' to be able to accommodate better in the concrete body and the security against pulling out the metal jacket To enlarge from the concrete, further tendons are ring-shaped around the metal jacket 3 ' 11, which run approximately parallel to the tension member 1 and anchored in an anchor ring 12 are. The anchor ring 12 is only fixed with respect to the tension member 1 during assembly; in the Final state there is no connection. The tendons 11 are through holes 13 in the anchor ring inserted through and anchored on the outside by means of threaded nuts 14. On the opposite On the side, the tendons 11 can be anchored in any known manner, if necessary also be fanned out according to the individual tension elements 2. The tendons 11 are also provided with ducts 15 in a manner known per se and can be injected via channels 16.
Gegen Ende des Metallmantels 3' ist eine Lochscheibe 17 angeordnet, die nur die Einzelelemente durchtreten läßt und im übrigen eine abgeschlossene Kammer 18 bildet. Beim Injizieren mit Zementmörtel kann somit zunächst vom jenseitigen Ende des Zuggliedes 1 aus der Hohlraum in dessen freiem Bereich und der Hohlraum 19 innerhalb des Metallmantels 3' injiziert werden; die Entlüftung findet durch Entlüftungsröhrchen 20 statt. Die hier vorhandenen größeren Hohlräume können mit Zementmörtel injiziert werden.Towards the end of the metal jacket 3 'there is a perforated disk 17 which only contains the individual elements can pass through and forms a closed chamber 18 in the rest. When injecting with cement mortar can thus initially from the far end of the tension member 1 from the cavity in its free Area and the cavity 19 are injected within the metal shell 3 '; the vent takes place through vent tube 20 instead. The larger cavities here can be filled with cement mortar injected.
Die durch die Lochscheibe 17 abgetrennte Kammer 18 kann durch Anschlußstutzen 21 mit Zementleim injiziert werden, der auch in die Hohlräume zwischen den einzelnen verrohrten Einzelelementen und ihren Hüllrohren 22 eintritt und am jenseitigen Ende der Verankerung durch Entlüftungsröhrchen 23 austreten kann. Die Einzelelemente 2 sind am jenseitigen Ende mittels an sich bekannter Verankerungen 24 verankert.The chamber 18 separated by the perforated disk 17 can be provided with cement glue by connecting pieces 21 are injected, which is also in the cavities between the individual piped individual elements and their cladding tubes 22 and emerge at the other end of the anchorage through ventilation tubes 23 can. The individual elements 2 are at the far end by means of anchorages 24 known per se anchored.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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| US3803785A (en) | 1974-04-16 |
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