DE2357819C3 - Keilverankerung für Spannglieder von Betonbauteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Keilverankerung für Spannglieder von Betonbauteilen, mit wenigstens einem ringsektorförmigen Ankerkeil, dessen Innenfläche am Spannglied angreift und der sich mit einem kegeligen

65 Rücken an einer kegeligen Innenfläche eines ihn umschließenden Ankergehäuses abstützt.

Bei Keilverankerungen dieser Art verwendet man in der Regel mehrere ringsekterförmige Ankerkeile, die mit Umfangsabstand in einem platten- oder hülsenförmigen Ankergehäuse angeordnet sind und durch axiales Einpressen in die Kegelfläche des Ankergehäuses in diesem das innenliegende Spannglied fest verklemmen. Es sind verschiedene Vorschläge bekannt, diese Klemmkraft zum dickeren Ende der Keile hin größer werden zu lassen und zum dünneren Keilende hin möglichst klein zu halten (DT-Patentschrift 11 74 475). Dort soll die Wandstärke des Ankergehäuses zum dicken Keilende hin zunehmen. Es ist auch bekannt, die Innenfläche des Anke; gehäuses zum dünneren Keilende hin divergieren ru lassen, um dort eine geringere Pressung zu ermöglichen (DT-Offenlegungsschrift 15 09 039). Stets ist jedoch die Keilpressung abhängig von einer gemeinsamen mittleren Kegelneigung, die etwa in der Größe von 1 :10 liegt (Verjüngung 1 :4 bis 1 : 5). Die Klemmkräfte sind dabei maßgeblich bestimmt durch die axiale Einstellung des Keiles. Es ist sehr schwierig, einen bzw. mehrere Keile so genau einzupressen, daß die jeweils benötigte Klemmkraft erzielt wird. 1st diese zu klein, können die Spannglieder nachgeben, ist sie zu groß, werden die Spannglieder zu stark beansprucht, was sich vor allem bei der Schwingungsprüfung zeigt. Bei großer Kegelneigung kann es auch vorkommen, daß sich die Keilstellung durch Erschütterungen od. dgl. ändert. Wählt man eine so kleine Kegelneigung, daß unter allen Umständen Selbsthemmung erreicht wird, dann ist die auf das Ankergehäuse ausgeübte Sprengwirkung zu groß, das Gehäuse wird zu schwer.

Mitunter wendet man eine Vorverkeilung an. damit sich die Keile nicht mehr oder nur noch wenig einziehen können. Hierzu hat man mit besonderen Pressen die Keile eingepreßt. Das ist jedoch umständlich und löst das Problem der exakten Einstellung nur unvollkommen.

Bekannt ist auch ein Vorschlag, die radiale Einklemmung des Spanngliedes und dessen axiale Abstützung an einer Ankerplatte voneinander zu trennen (DT-AS 10 82 394). Dabei bilden die Ankerkeile mit einem sie umschließenden Haltering ein Klemmfutter und stützen sich mit einer Stirnfläche auf einer Halleplatte ab. Wenn jedoch das Spannglied reißt, dann kann das Klemmfutter mit dem freien Ende des Spanngliedes nach rückwärts geschleudert werden, was mit erheblichen Gefahren verbunden ist.

Die Erfindung geht aus von der eingangs geschilderten Keilverankerung und es soll die Aufgabe gelöst werden, eine derartige Keilverankerung auf möglichst einfache Weise so /u gestalten, daß zwar die Verkeilung im Ankergehäuse beibehalten bleibt, der Ankerkeil bzw die Ankerkeile jedoch in einer von der Abstützung im Ankergehäuse weitgehend unabhängigen Weise mil dem Spannglied fest verbunden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Ankerkei erfindungsgemäß an seinem dickeren Ende außer zylindrisch oder hat eine wesentlich kleinere Kegelnei gung als am übrigen Teil des Keilrückens und wird dor durch einen umgebenden Preßringteil mit vorgegebe nem radialem Eingriffsweg am Spannglied gehalten.

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

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 ToIe. anzbereichen, und auch der Außendurchmesser des Spannseiles ändert sich nur in sehr engen Grenzen. Durch die geeignete Wahl dieser Preßsitzpassung ist es daher möglich, d^;e Ankerkeile mit exakt vorgegebenen Radialkräften auf das Spannglied zu pressen und an diesem die. dickeren Keilenden unverrückbar festzulegen, während die Abstützung der Ankerkette im Ankergehäuse in herkömm'icher Weise erfolgen kann. Zum kleineren Keilende hin kann die Abstützung abnehmen, so daß dort, wo noch die volle Zugkraft vorhanden ist, die Werksioffbeanspruchung entsprechend herabgesetzt wird. Ein Schlupf zwischen Seil und Spannglied wird auf diesie Weise zuverlässig vermieden, und der Kegeleingriff zwischen Ankerkeilen und Ankergehause 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 Preßsitzfläche am dickeren Keilende kann diese eine Kegelneigung von weniger als 1 :20. vorzugsweise weniger als 1 :50 aufweisen. Durch eine solche Kegelneigung, ώε 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 Klemmkraft erreichen.

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

Am anderen, festliegenden F.nde des Spannghedes sollte dagegen der Preßsitz mit dem äußeren Ende des Ankergehäuses gebildet sein, d.h. Preßsitzfläche und Anker-Kegelfläche sind axial hintereinanderliegend sowohl am Ankergehäuse als auch an den Ankerkeilen angebracht. Um dabei verschiedene axiale Einstellungen zu ermöglichen, sollte an der Übergangsstelle zwischen Preßsitzfläche und Kegel-Haltefläche ein schmaler abslützfreier Bereich vorgesehen sein, der insbesondere gebildet ist durch eine im Ankergehause angebrachte Ringnut. Dabei können der oder die Ankerkeile ohne wesentliche Änderung der Preßsit/-spannung axial derart eingestellt werden, daß dadurch die Kinpreßkraft im Bereich der vornliegenden Kegclfläche einstellbar ist. Vor allem bei zylindrischer Ausbildung der Preßsitzfläche kann ohne merkliche Änderung der F.inpreßkraft und damit der Haltekraft am Spannglied die Abnahme dieser Kraft zum kleineren Kegelende hin verändert werden. Durch eine solche schonende Klemmung des Spanngliedcs läßt sich dessen volle Zugfestigkeit ausnutzen, und die Schwingungsfe stigkeit der Verankerung wird wesentlich heraufgesetzt. Es versteht sich, daß man auch dabei die Keillänge und die Keilneigung den jeweiligen Anforderungen und der Ausbildung des Spanngliedes entsprechend wählen kann. Die Preßsitzpassung und die dadurch aufgebrachten radialen Klemmkräfte werden zweckmäßigerweise . daß die axialen Haltekräfte im Ankergehäuse größer sind als die im Betrieb und beim Bruch des Spanngliedes auf die Ankerkeile ausgeübten Reaktionskräfte. Eine unnötige und festigkeiisnachteilige Steigerung der Klemmkräfte läßt sich aber durch die genaue Bemessung der Preßsitzpassung vermeiden.

Ein weiteres Mittel zum Erzielen einer schonenden Kiemmung 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 Keilmateria) 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 Eingnffsverhältnisse 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 hinienliegenden harten Eingriffsvorsprunge dort, wo die Preßsitzpassung angebracht und die Zugkraft bereits herabgesetzt ist. in die Oberfläche des Spanngliedes eindringen, während die Eingriffskraft und damit die Haftung am Spannglied zum kleineren Kegelende hin abnimmt

Die Eingriffsvorsprünge, in der Regel gewindeförmig verlaufende Sägezähne, können induktions- oder flammgehärtet sein. Sie können an der Eingriffsfläche 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. Es zeigt

F 1 g. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Ankerkeiles,

Fig. 2 eine Ansicht dieses Ankerkeiles von unten in

Fig.¹ gesehen.

1 1 g. 3 einen Schnitt durch eine erste erfindungsgemäße Keilverankerung,

F i g. 4 einen Schnitt durch eine weitere erfindungsgemäße K eil verankerung mit gesondertem Preßring und

1' 1 g. 5 eine der F 1 g. 4 entsprechende Darstellung mit anderer PrelJsitzfläche

Der in den F 1 g. 1 und 2 gezeigte Ankerkeil 1 hat annähernd halbrunden Querschnitt, so daß er mit einem weiteren Ankerkeil 1 gemäß \ 1 g. 2 zu einem ringförmigen Kreisb.K-kenpaar zusammengefügt werden kann. Jeder Ankerkeil weist an seinem dickeren Ende eine zylindrische Paßfläche 2' mit der Länge /.1 und daran anschließend zu seinem dünneren Ende hin eine Kegelfläche 3 auf, längs der sich der Außendurchmesser von dl auf dl über die Länge L2 im Verhältnis 1 :4, d. h. mit einer Kegelsteigung 1 :8 verjüngt. Der Innendurchmesser ist vom dickeren zum dünneren Keilende gleichmäßig von cß auf d4 etwa im Verhätnis 1 :20 erweitert. In diese Innenfläche sind mit unverändertem Durchmesser c5 ring- oder gewindeförmige Kerben bzw. Nuten 5 eingeformt, 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 Induktiöns- öder Flammhärtung oder durch unterschiedliches Anlassen bzw. Anwärmen der als ganzes gehärteten Innenfläche 4 bzw. des ganzen Ankerkeiles 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 Li. eine Zylinderfläche 2", die zusammen mit der Zylinderfläche 2' einen Preßsitz 2 bildet. Die Kegelfäche 8 erweitert sich etwas schwächer als die entsprechende Kegelfläche 3 der beiden eingezogenen Ankerkeile. Zum unteren bzw dünneren Ende hin nimmt demzufolge die von den Ankerkeilen auf das eingezogene Spannglied 9 ausgeübte Preßspannung ab. Am oberen Ende der Kegelfläche 8 ist zur Zylinderfläche 2" hin im Ankergehäuse eine Ringnut 10 eingeformt.

Das Spannglied 9 ist hier durch ein Drahtseil gebildet, das beispielsweise sieben kalibriert kaltgezogene Stahldrähte aufweist. Dadurch ist sein Umfang exakt bestimmt. Diesem kann man die Durchmesser der beiden Zyhnderflächen 2' und 2" so genau anpassen, daß durch den Preßsitz 2 eine exakt vorgegebene radiale Klemmkraft am oberen Teil des Ankergehauses über die Ankerkeile auf das Spannglied ausgeübt wird. Diese Klemmkraft kann so groß bemessen sein, daß dadurch die ganze Bruchlast des Spanngliedes aufgenommen werden kann, zumal in diesem Bereich die harten und höheren Zähne 6 angebracht sind. Das scharfe [■inbeißen dieser Zähne in die äußeren Drähte des Spanngliedes wirkt sich dort nicht nachteilig aus. weil bis zu diesem äußeren Fndc 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 Kegelflächen 3, 8 übertragen. Eine axiale Verlagerung der Spannbacken im Ankergehäuse hat auch nur zur Folge, daß dadurch die Einpreßkraft zum kleineren Kegelende hin verändert werden kann. Man kann du her durch die axiale Lmpreßstreckc der Ankerkeilc diesen Kraftverlauf genau vorherbestimmen. Die Ringnut 10 ermöglicht diese axiale Einstellung.

Da Zahntiefe. 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 Schwingungsfestigkeit der ganzen Verankerung wird erheblich verbessert.

Die Preßsitzanordnung am Ankergehäuse nach Fig.3 wird vor allem am Halteende des Spanngliedes 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 F i g. 4 ein herkömmliches Ankergehäuse T verwendet, dessen Kegelfläche 8' bis zum außenliegenden 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 eindrükken. 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 Halteseite gemäß Fig. 3 anstelle eines zylindrischen Preßsitzes auch einen leicht kegelförmigen Preßsitz mit dem Steigungsverhältnis kleiner als 1 :20 bzw. 1 :50 verwenden kann, der sich dann gleichsinnig wie die Kegelflächen 3, 8 zum dickeren Keilende hin erweitert, lüßt sich eine kegelflörmige Preßsitzfläche bei der Ausführung nach Fig. 4 nur dann anwenden, wenn diese Preßsitzfläche gegensinnig zur normalen Kegelfläche verjüngt ist Demgei.iäß sind nach Fig. 5 an den Ankerkeilen Γ unc dem Preßring 12' etwa gleich bemessene, schwach verjüngte Kegelflächen 14' und 14" angeformt, die sich nach außen hin verjüngen und einen gemeinsamer Kegel-Preßsitz 14 bilden. Dort ist auch in der link« gezeigten Endstellung ein Abstand a zwischen den· Preßring und dem Ankergehäuse T gehalten. Durcf axiale Einstellung des Preßringes zu den Ankerkeiler läßt sich damit die jeweils gewünschte Preßspannuns einstellen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Keilverankemng für Spannglieder von Betonbauteilen, mit wenigstens einem ringsektorförmigen 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 Preßsilzfläche (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 Kegelfläche gebildet ist.

5. Keilverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßsitz (2) unit dem äußeren Ende des Ankergehäuses (7) !gebildet ist.

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

7. Keilverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Griffigkeit der am Spannglied (9) anliegenden Innenfläche (4) der Ankerke'le (1) zum kleineren Keilende hin abnimmt.

8. Keilverankerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Höhe und Form von an der Innenfläche der Ankerkeile vorgesehenen Eingriffsvorsprüngen (6) 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 gehärteten Eingriffsfläche (4) bzw. des gehärteten Ankerkeiles (1) durch Anwärmen zum dünneren Ende hin stärker erweicht sind.