DE2357819B2 - Keilverankerung fuer spannglieder von betonbauteilen - Google Patents

Description

)ie Erfindung betrifft eine Keilverankemng für innglieder von Betonbauteilen, mit wenigstens einem gscklonörmigen Ankerkeil, dessen Innenfläche am innglied angreift und der sich mit einem kegeligen Rücken an einer kegeligen Innenfläche eines ihi umschließenden Ankergehäuses abstützt

Bei Keilverankerungen dieser Art verwendet man ii der Regel mehrere ringsektorförmige Ankerkeile, di< mit Umfangsabstand in einem platten- oder hülsenför migen Ankergehäuse angeordnet sind und durch axiale Einpressen in die Kegelfläche des Ankergehäuses ii diesem das innenliegende Spannglied fest verklemmer Es sind verschiedene Vorschläge bekannt, diesi Klemmkraft zum dickeren Ende der Keile hin größe werden zu lassen und zum dünneren Keilende hii möglichst klein zu halten (DT-Patentschrift 11 74 475; Dort soll die Wandstärke des Ankergehäuses zun dicken Kci .nde hin zunehmen. Es ist auch bekannt dii Innenfläche des Ankergehäuses zum dünneren Keilendi hin divergieren zu lassen, um dort eine geringen Pressung zu ermöglichen (DT-Offenlegungsschrif 15 09 039). Stets ist jedoch die Keilpressung abhang^ von einer gemeinsamen mittleren Kegelneigung, du etwa in der Größe von 1:10 liegt (Verjüngung 1 :4 bi I : 5). Die Klemmkräfte sind dabei maßgeblich bestimm durch die axiale Einstellung des Keiles. Es ist sch schwierig, einen bzw. mehrere Keile so genai einzupressen, daß die jeweils benötigte Klemmkraf erzielt vird. Ist diese zu klein, können die Spanngleide nachgeben, ist sie zu groß, werden die Spannglieder /1 stark beansprucht, was sich vor allem bei de Schwingungsprüfung zeigt. Bei großer Kegelneigun; kann es auch vorkommen, daß sich die Kcilstellunj durch Erschütterungen od. dgl. ändert. Wählt man ein« so kleine Kegelneigung, daß unter allen Umständet Selbsthemmung erreicht wird, dann ist die auf da Ankergehäuse ausgeübte Sprengwirkung zu groß, da Gehäuse wird zu schwer.

Mitunter wendet man eine Vorverkeilung an. daini sich die Keile nicht mehr oder nur noch wenig einziehet können. Hierzu hat man mit besonderen Pressen du Keile eingepreßt. Das ist jedoch umständlich und lös das Problem der exakten Einstellung nur unvollkom men.

Bekannt ist auch ein Vorschlag, die radiale Einkletn rnung des Spanngliedes und dessen axiale Abstützung ai einer Ankerplatte voneinander zu (rennen (DT-A5 10 82 394). Dabei bilden die Ankerkeile mit einem sii umschließenden Haltering ein Klemmfutter und stützet sich mit einer Stirnfläche auf einer Halteplatte ab. Went jedoch das Spannglied reißt, dann kann das Klemmfut ter mit dem freien Ende des Spanngliedes nacl rückwärts geschleudert werden, was mit erheblichet Gefahren verbunden ist.

Die Erfindung geht aus von der eingangs geschilder ten Keilverankerung und es soll die Aufgabe gelös werden, eine derartige Keilverankerung auf möglichs einfache Weise so zu gestalten, daß zwar die Verkeiluni im Ankergehäuse beibehalten bleibt, der Ankerkeil bzw die Ankerkeile jedoch in einer von der Abstützung in Ankergehäuse weitgehend unabhängigen Weise mi dem Spannglied fest verbunden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Ankerkei erfindungsgemäß an seinem dickeren Ende außei zylindrisch oder hat eine wesentlich kleinere Kcgelnei giing als am übrigen Tci! des Keilrückens und wird dor durch einen umgebenden Preßringteil mit vorgegebe nein radialem Eingriffsweg am Spannglied gehalten.

Dabei ist es nur notwendig, eine äußere Preßsitzflä ehe und die Querabmessungen d_er Keile den Außenab messungen des Spanngliedes in bestimmter Weisi zuzuordnen. Dies ist beispielsweise bei Verwendung vot

Spannseilen ohne weiteres möglich. Für Spannbetonkonstruktionen verwendete Drahtseile bestehen aus mehreren, in der Regel sieben Drähten, die kalibriert kaltgezogen sind. Die Durchmesser der einzelnen Drähte liegen damit in sehr engen Toleranzbereichen, und auch der Außendurchmesser des Spannseiles ändert sich nur in sehr engen Grenzen. Durch die geeignete Wahl dieser Preßsitzpassung ist es daher möjlich, die Ankerkeile mit exakt vorgegebenen Radialkräften auf das Spannglied zu pressen und an diesem die dickeren Keilenden unverrückbar festzulegen, während die Abstützung der Ankerkeile im Ankergehäuse in herkömmlicher Weise erfolgen kann. Zum kleineren Keilende hin kann die Abstützung abnehmen, so daß dort, wo noch die volle Zugkraft vorhanden ist, die Werkstoffbeanspruchung entsprechend herabgesetzt wird. Ein Schlupf zwischen Seil und Spannglied wird auf diese Weise zuverlässig vermieden, und der Kegsleingriff zwischen Ankerkeilen und Ankergehäuse kann ohne weiteres so gestaltet werden, daß sich eine große Sicherheit gegen Dauerwechselbruch ergibt. Die zylindrische Ausführung der Preßsitzfläche empfiehlt sich vor allem dann, wenn die Außenabmessungen des Spanngliedes genau festliegen.

Bei kegeliger Ausführung der Prcßsitzfiäche am dickeren Keilende kann diese eine Kegelncigung von weniger als 1 :20, vorzugsweise weniger als 1 :50 aufweisen. Durch eine solche Kegclneigung, die mehrfach kleiner ist als im anderen Bereich der Ankerkeile, läßt sich auch hier durch axiales Einstellen eine Änderung des Keilinnendurchmessers und damit der auf das Spannglied ausgeübten Klemmkrafi erreichen.

Nach einer Ausführungsform wird der Preßsitz mit einem vom Ankergenäusegetrennten Preßling gebildet. Dies ist vor allem auf der Spannseite zweckmäßig, wenn im Ankergehäuse keine Selbsthemmung in l.öserichtung auftreten soll. Dabei kann die Preßsitzfläche auch durch eine zur Kegelfläche im Ankergehäuse entgegengesetzt geneigte Kegelfläche gebildet sein.

Am anderen, festliegenden Ende des Spanngliedes sollte dagegen der Preßsitz mit dem äußeren Ende des Ankergehäuses gebildet sein, d. h. Preßsitzfläche und Anker-Kegelfläche sind axial hintereinandcrliegend sowohl am Ankergehäuse als auch an den Ankcrkeilcn angebracht. Um dabei verschiedene axiale Einstellungen zu ermöglichen, sollte an der Übergangsstelle zwischen Preßsitzfläche und Kegel-Haltefläche ein schmaler abstützfreier Bereich vorgesehen sein, der insbesondere gebildet ist durch eine im Ankergehäuse angebrachte Ringnut. Dabei können der oder die Ankerkeile ohne wesentliche Änderung der Preßsitzspannung axial derart eingestellt weiden, daß dadurch die Einpreßkraft im Bereich der vornlicgenden Kegelfläche einstellbar ist. Vor allem bei zylindrischer Ausbildung der Preßsitzfläclie kann ohne merkliche Änderung der Einpreßkraft und damit der Haltekraft am Spannglied die Abnahme dieser Kraft zum kleineren Kegelende hin verändert werden. Durch eine solche schonende Klemmung des Spanngliedes läßt sich dessen volle Zugfestigkeit ausnutzen, und die Schwingungsfestigkeit der Verankerung wird wesentlich heraufgesetzt. Es versteht sich, daß man auch dabei die Keillänge und die Kcilneigung den jeweiligen Anforderungen und der Ausbildung des Spanngliedes entsprechend wählen kann. Die Preßsitzpassung und die dadurch aufgebrachten radialen Klemmkräfte werden zwcckmäßigerweisc so gewählt, daß die axialen Haltekräftc im Ankergehäuse größer sind als die im Betrieb und beim Bruch des Spanngliedes auf die Ankerkeile ausgeübten Reaktionskräfte. Eine unnötige und festigkeitsnachteilige Steigerung der Klemmkräfte läßt sich aber durch die genaue Bemessung der Preßsitzpassung vermeiden.

Ein weiteres Mittel zum Erzielen einer schonenden Klemmung liegt darin, die Griffigkeit der am Spannglied anliegenden Innenfläche der Ankerkeile zum kleineren Keilende hin abnehmen zu lassen, etwa derart, daß die Höhe und die Form von an der Innenfläche der Ankerkeile vorgesehenen Eingriffsvorsprüngen zum dünneren Keilende hin verringert bzw. verändert werden. Diese Mittel werden zwar vielfach angewendet, haben aber keinen allzu großen Einfluß auf die Schwingungsfestigkeit. Es hat sich nämlich gezeigt, daß ein Schwingungsbruch in aller Regel beim ersten Zahneingriff bzw. direkt am dünneren Keilende einsetzt. Zwar ist es möglich, relativ weiches Keilmaterial zu verwenden, das diese Gefahr verringert, dadurch wird aber die gesamte Haltekraft zwischen den Keilen und dem Spannglied herabgemindert.

Erfindungsgemäß wird zu dem Zweck, optimale Eingriffsverhältnisse bei verbesserter Schwingungsfestigkeit zu schaffen, wenigstens die Oberflächenhärte der Eingriffsvorsprünge vom äußeren zum inneren Ende der Ankerkeile, insbesondere allmählich auslaufend, verringert. Es können dann die hintcnliegenden harten Eingriffsvorsprünge dort, wo die Preßsitzpassung angebracht und die Zugkraft bereits herabgesetzt ist. in die Oberfläche des Spanngliedcs eindringen, während die Eingriffskraft und damit die Haltung am Spannglied zum kleineren Kegelende hin abnimmt.

Die Eingriffsvorsprünge, in der Regel gewindol'örmig verlaufende Sagezähne, können induktions- oder flammgehärtet sein. Sie können an der F.ingnlTslUiche des gehärteten Ankerkeils durch Anwärmen zum dünneren Ende hin erweicht werden. Dies läßt sich recht exakt auch automatisch durchführen.

Die Zeichnung gibt verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise wieder. i£s zeigt

Fi g. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Ankerkeiles,

Fig. 2 eine Ansicht dieses Ankerkeiles von unten in F i g. 1 gesehen,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine erste erfindungsgemäße Keilverankerung,

F i g. 4 einen Schnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Keilverankerung mit gesondertem Preßring und

F i g. 5 eine der F i g. 4 entsprechende Darstellung mit anderer Preßsitzfläche.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ankerkeil 1 hat annähernd halbrunden Querschnitt, so daß er mit einem weiteren Ankerkeil 1 gemäß F i g. 2 zu einem ringförmigen Kreisbackenpaar zusammengefügt werden kann. Jeder Ankerkeil weist an seinem dickeren Ende eine zylindrische Paßfläche 2' mit der Länge Ll und daran anschließend zu seinem dünneren Ende hin eine Kegelfläche 3 auf, längs der sich der Außendurchmesser von d\ auf dl über die Länge Ll im Verhältnis I : 4, d. h. mit einer Kegclsteigung 1 :8 verjüngt. Der Innendurchmesser ist vom dickeren zum dünneren Keilende gleichmäßig von cB auf ü4 etwa im Verhätnis 1 :20 erweitert. In diese Innenfläche sind mit unverändertem Durchmesser (5 ring- oder gewindeförmige Kerben bzw. Nuten 5 cingeformt, zwischen welchen Ringzähne als Eingriffsvorsprünge 6 gebildet sind, deren Höhe mit axialem Abstand vom dickeren zum dünneren Keilende ständig abnimmt. Im gleichen Sinne nimmt auch die

Härte der Zähne ab. Dies kann durch Induktions- oder Flammhärtung oder durch unterschiedliches Anlassen bzw. Anwärmen der als ganzes gehärteten innenfläche 4 bzw. des ganzen Ankcrkeiles erreicht werden.

Der Ankerkeil 1 sitzt nach Fig. 3 in einem ringförmigen Ankergehäuse 7. Dieses Ankergehäuse hat eine etwas größere Länge als der Keil und besitzt an seinem oberen Ende, wiederum mit etwa der Länge Ll, eine Zylinderfläche 2", die zusammen mit der Zylinderfläche 2' pinen Preßsitz 2 bildet. Die Kegelfäche 8 erweitert sich etwas schwächer als die entsprechende Kugelfläche 3 de beiden eingezogenen Ankcrkeile. Zum unteren bzw. dünneren Ende hin nimmt demzufolge die von den Ankerkcilcn auf das eingezogene Spannglied 9 ausgeübte Preßspannung ab. Am oberen Ende der Kegelfläche 8 ist zur Zylinderflächc 2" hin im Ankergehäuse eine Ringnut 10 eingeformt.

Das Spannglied 9 ist hier durch ein Drahtseil gebildet, das beispielsweise sieben kalibriert kaltgezogene Stahldrähtc aufweist. Dadurch ist sein Umfang exakt bestimm!. Diesem kann man die Durchmesser der beiden Zylinderflächen 2' und 2" so genau anpassen, daß durch den Preßsitz 2 eine exakt vorgegebene radiale Klemmkraft am oberen Teil des Ankergehäuses über die Ankcrkeile auf das Spannglied ausgeübt wird. Diese Kelmmkraft kann so groß bemessen sein, daß dadurch die ganze Bruchlast des Spanngliedcs aufgenommen werden kann, zumal in diesem Bereich die harten und höheren Ziihne 6 angebracht sind. Das scharfe Einbeißen dieser Zähne in die äußeren Drähte des Spanngliedes wirkt sich dort nicht nachteilig aus, weil bis zu diesem äußeren Ende hin die Zugspannung schon wesentlich abgebaut ist. Die Ankerbacken sind dadurch zu ihrem dickeren Ende hin absolut fest mit dem Spannglied verbunden und können nur mit diesem in Längsrichtung verlagert werden. Die axiale Zugkraft wird dabei nach wie vor an den Kegelflächcn 3, 8 übertragen. Eine axiale Verlagerung der Spannbacken im Ankergehäusc hat auch nur zur Folge, daß dadurch die Einpreßkraft zum kleineren Kcgelende hin veränden werden kann. Man kann daher durch die axiale Einpreßstrecke der Ankerkeile diesen Kraftverlauf genau vorherbestimmen. Die Ringnut 10 ermöglicht diese axiale Einstellung.

Da Zahntiefc, Zahnabstand und -härte zum dünneren Kegelende hin immer mehr abnehmen und sich vor dem Keilende eine glatte zylindrische Ringfläche 11 anschließt, werden die Haftkräfte immer geringer, und es kann ein begrenztes axiales Gleiten in diesem Bereich erfolgen, ohne daß die Oberfläche des Spanngliedes dadurch merklich beeinflußt wird. Daher wird nicht nur statisch ein optimaler Kraftübergang erzielt, sondern auch die Schwingungsfcsligkeit der ganzen Verankerung wird erheblich verbessert.

Die Preßsitzanordnung am Ankergehäuse nach Fig. 3 wird vor allem am Haltecnde des Spanngliedcs bevorzugt, da dort ohne sonderliche Mittel ein Lösen nach dem Verankern zuverlässig verhindert werden muß und die ganze Verankerung in der Regel einbetoniert wird. Am Spannende sollte dagegen, um ein mehrstufiges Spannen und gegebenenfalls ein Nachspannen zu ermöglichen, der Preßsitz vom Ankergehäuse unabhängig sein. Dort wird daher gemäß Fig.4 ein herkömmliches Ankergehäuse T verwendet, dessen Kegelfläche 8' bis zum außenlicgendcn Gehäuseende durchgeführt sein kann. Die Zylinderfläche 2" läßt sich dann an einem besonderen Preßring 12 anbringen, wobei zum Einführen an dem dem Ankerkeil zugewandten Rand der Zylinderfläche Schrägen oder Rundungen 13 angebracht werden können. Man kann also in der üblichen Weise bei gelösten Ankerkeilen das Spannglied spannen, zwischenzeitlich die Ankerkeile cindrükken, wiederum nachspannen, wobei sich die Ankerkeile selbsttätig lösen, und nach Erreichen des gewünschten Spannungszustandes die Ankerkeile eindrücken. Erst daraufhin wird der Preßring 12 zur Herstellung des Preßsitzes 2 auf die Ankerkeile aufgepreßt. Dies kann bis zur Anlage am Ankergehäuse gemäß der linken Darstellung in Fig.4 erfolgen, ebensogut kann aber auch ständig ein gewisser Abstand zwischen Preßring und Ankergehäuse belassen werden. Wenn irgendwann noch einmal nachgespannt werden soll, dann muß eben zwischenzeitlich der Preßring von den Ankerkeilen wieder abgezogen werden.

Während man auf der Halteseitc gemäß Fig. 3 anstelle eines zylindrischen Preßsitzes auch einen leicht kegelförmigen Preßsitz mit dem Sleigungsverhältnis kleiner als 1 :20 bzw. 1 :50 verwenden kann, der sich dann gleichsinnig wie die Kcgelflächen 3, 8 zum dickeren Keilende hin erweitert, läßt sich eine kegelflörmige Prcßsit/Ilächc bei der Ausführung nach Fig.4 nur dann anwenden, wenn diese Preßsitzfläche gegensinnig zur normalen Kegelfläche verjüngt ist. Demgemäß sind nach F i g. !5 an den Ankcrkeilen Γ und dem Preßring 12' etwa gleich bemessene, schwach verjüngte Kegelflächen 14' und 14" angeformt, die sich nach außen hin verjüngen und einen gemeinsamen Kegel-Preßsitz 14 bilden. Dort ist auch in der links gezeigten Endstellung ein Abstand a zwischen dem Preßring und dem Ankergehäuse T gehalten. Durch axiale Einstellung des Preßringes zu den Ankerkeilen läßt sich damit die jeweils gewünschte Preßspannung einstellen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Keilverankerung für Spannglieder von Betonbauteilen, mit wenigstens einem ringsektorförmigen S Ankerkeil, dessen Innenfläche am Spannglied angreift und der sich mit einem kegeligen Rücken an einer kegeligen Innenfläche eines ihn umschließenden Ankergehäuses abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerkeil (1) an seinem dickeren Ende außen zylindrisch ist oder eine wesentlich kleinere Kegelneigung hat als am übrigen Teil des Keilrückens (3) und dort durch einen umgebenden Preßringteil mit vorgegebenem radialem Eingriffsweg am Spannglied (9) gehalten ist.

2. Keilverankerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßsitzfläche (2, 14) am dickeren Keilende eine Kegelneigung von weniger als 1 : 20, vorzugsweise weniger als 1 : 50, aufweist.

3. Keilverankerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßsitz (2) mit einem vom Ankergehäuse (7) getrennten Preßring (12) gebildet ist.

4. Keilverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Preßsitzfläehe (14) durch eine zur Klemmkegelfläche (8) im Ankergehäuse entgegengesetzt geneigte Kegelflä-Che gebildet ist.

5. Keilverankerung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßsitz (2) mit dem äußeren Ende des Ankergehäuses (7) gebildet ist.

6. Keilverankerung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß an der Übergangsstelle zwiüchen Preßsitzflächc (2") und Klemmkegelfläche (8) ein schmaler abstützfreier Bereich vorgesehen ist. tier insbesondere gebildet ist durch eine im Ankergehäuse (7) angebrachte Ringnut (10).

7. Keilverankemng nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Griffigkeit der am Spannglied (9) anliegenden Innenfläche (4) der Ankerkeile (1) zum kleineren Keilende hin nbnimmt.

8. Keilverankerung nach Anspruch 7, dadurch

f;ckennzeichnet, daß Höhe und Form von an der nnenfläche der Ankerkeile vorgesehenen Eingriffs-Vorsprüngen (b) zum dünneren Keilende hin Verringert bzw. verändert sind.

9. Keilverankerung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Oberflächenhärte der Eingriffsvorsprünge (6) vom äußeren zum inneren Ende der Ankerkeile (1), insbesondere allmählich auslaufend, verringert ist.

10. Verankerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsvorsprünge (6) Induktions- oder flammgehärtet sind.

11. Verankerung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsvorsprünge (6) der geharteten Eingriffsfläche (4) bzw. des gehärteten Ankerkeiles (1) durch Anwärmen zum dünneren Ende hin stärker erweicht sind.