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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines ReSungs- und Scherverbundes
zwischen Spannstählen, insbesondere hochzugfesten siebendrähtigen Litzen für Spannbeton,und
Kontaktflächen an diese aufnehmenden Klemmkörpern Die Erfindung bezieht sich auf
d e Verankerung von Spannstählen, insbesondere von hochzugfesten siebendrähtigen
Litzen, für alle Zwecke, insbesondere für Spannbeton, und betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Reibungs- und Scherverbundes zwischen
den Spannstählen und sie aufnehmenden
Kontaktflächen an Klemmkörpern;
die der Verankerung der Litzen bzw. Spannstähle dienen.
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Es ist bereits eine Verankerung bekanntgeworden, bei der eine siebendrähtige
Drahtlitzevon Segmentkeilen (zwei oder drei Stück) umgeben wird, die sich in einer
konischen Hülse befinden. Die Kontaktflächen der Segmentkeile bilden einen Zylindermantel
um die Aussenfläche der Litze und sind mit einer gehärteten QuerriSSlung versehen.
Diese ist härter als der Litzendraht und gräbt sich deshalb beim Eintreiben der
Segmentkeile in die konische Hülse durch Querpressung in die Litzenaussenflächen
an den Berührungslinien ein. Unter Wirkung des Spanndrahtzuges nimmt jedoch die
Querpressung bei Erhöhung desselben weiter zu und erzeugt so einen vorzeitigen Bruch
der Litzendrähte an der Einspannstelle.
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Bei der Herstellung der Segmentkeile ist die mangelnde Zielsicherheit
bezüglich des notwendigen Härtegrades nachteilig. Ferner kann die Einheit der Querriffelung
ein gewisses Mass nicht unterschreiten, wodurch das Mass der ertragbaren dynamischen
Beanspruchung unzulässig vermindert wird.
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Bei einer anderen bekannten Verankerung sind mehrere siebendrähtige
Litzen zwischen benachbarten Platten eines Kienimpaketes nebeneinander angeordnet,
die zur Aufnahme der Litzen mit halbkreisförmigen Ausnehmungen versehen sind, welche
eine gehärtete Querriffelung aufweisen. Sind dabei mehr als zwei Litzen nebeneinander
angeordnet, so muss zur sicheren Erfassung aller Litzen die notwendige Querpressung
höher sein als bei nur zwei statisch bestimmt aufgelagerten Litzen pro Lage,
Die
Folge sind die oben bereits aufgeführten Nachteile, abgesehen von der technisch
schwierigen Herstellung solcher Klemmplatten mit Rillen, die eine in dem erforderlichen
Masse gehärtete Querriffelung aufweisen, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
in zuverlässiger und zugleich platzsparender Weise eine beliebig grosse Anzahl von
hochzugfesten, siebendrähtigen Drahtlitzen unter Verwendung einfacher und billiger
Vorrichtungen so zu verankern, dass die Bruchlast aller Drahtlitzen erreicht werden
kann, ohne dass die Verankerung vorzeitig versagt, beispielsweise infolge einer
Querschnittsverminderung der Litzen vor ihrem Bruch oder infolge dynamischer Beanspruchung
im Rahmen der technisch geforderten Bedingungen Diese. Aufgabe wird nach der Erfindung
durch ein Verfahren gelöst, das sich dadurch kennzeichnet, dass für die Kontaktflächen
ein Material mit geringerer Oberflächenhärte als die der Litzendrahtoberfläche verwendet
wird und dass zwischen den Litzen und den Kontaktflächen ein Granulat angeordnet
wird, dessen Körner härter als die Litzendrahtoberflächen sind.
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Die Verwendung eines relativ harten Granulats, das unter der Wirkung
einer Querpressung sich in das weichere Ma.
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terial der Kontaktflächen und der Spannstähle bzw. Litzendrähte eingräbt,
ist in der Verwendung einfacher und billiger als die bisher bekannten Querriffelungen
an den Kontaktflächen. Es hat ausserdem den wesentlichen Vorteil, dass für den Eingriff
in die Kontaktfläche einerseits und den Spannstahl andererseits ohne Schwierigkeiten
ein gröserer Feinheitsgrad der Profilierung erreichbar ist als er mit
der
bekannten Querriffelung überhaupt möglich ist.
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Nach der Erfindung liegt die Korngrösse des Granulats vorzugsweise
im Bereich zwischen 50 und 250 £Ä, das ist also ein feinmechanische Grössenordnung,
die wesentlich unterhalb der für eine Querriffelung in Betracht kommenden liegt.
Ausserdem ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen Körner scharfkantig sind, um den
Eingriff bzw. das Eindrücken zu erleichtern. Da ein relativ hartes Granulat verwendet
wird, werden auch etwaige Verunreinigungen zwischen Spannstahl und Kontaktfläche
von den Körnern des Granulats ohne Schwierigkeit durchdrungen.
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Vorzugsweise wird als Granulat Borkarbid verwendet, es kommt jedoch
auch Drahtkorn oder geeignetes anderes Granulat der die zu verbindenden Teile übersteigenden
Härte in Betracht.
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Das Einbringen des Granulats kann grundsätzlich auf beliebige geeignete
Weise erfolgen. Eine diesbezüglich besonders vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemässen Verfahrens kennzeichnet sich jedoch dadurch, dass das Granulat
an den Kontaktflächen durch ein an Metall haftendes Klebemittel befestigt wird0
Durch diese Massnahme wird auf einfache Weise gewährleistet, dass das Granulat an
der Einsatzstelle tatsächlich in ausreichender Menge und Verteilung zur Verfügung
gehalten wird, und zwar für alle Zustände der Kontaktfläche, nämlich vor dem Einbau
der Litze, während der Litzenverankerung und während der Laststeigerung der Litze
bis zum Bruch, der statisch oder dynamisch herbeigeführt werden kann. Die verschiedensten
Klebemittel, welche an Metall haften, sind verwendbar, wie beispielsweise Zweikomponentenkleber
aus
Kunststoff oder einfache Kunststoff-SpritzkleberO Um das Eindringen
der Partikel in die besonders harten Drahtoberflächen nicht zu beeinträchtigen,
ist gem. der Erfindung weiter vorgesehen, dass das Klebemittel die Körner des Granulats
nicht vollständig einbettet, sondern im wesentlichen nur an der, den Kontaktflächen
zugewandten Seite umgibt. Wegen der Härte des Granulats sind dessen Körner jedoch
ggf. auch in der Lage, das Klebemittel zu durchdringen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens
in Anwendung auf insbesondere siebendrähtige hochzugfeste Drahtlitzen kennzeichnet
sich dadurch, dass mindestens zwe Kontaktflächen die aus Aussendrähten und einem
Zentraldraht bestehende Litze kreisbogenförmig umschliessen und dass zwischen benachbarten
Kreisabschnitten bestehende Fugen kleiner als der halbe Durchmesser eines Aussendrahtes
gehalten werden. Durch das solchermassen begrenzte Mass der Fugen wird gewährleistet,
dass die Litzen unter Querpressung keine unzulässige Formänderung erleiden.
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Wegen der den Anforderungen der dynamischen Prüfung entsprechend gewählten
kleinen Korndurchmesser sind die Korneindringtiefen in Drahtoberfläche und Kontaktfläche
gering. Die Querpressung in der Kontaktfuge sollte daher ausreichend gross sein,
um die Einzelkörner fast vollständig in die Materialpaarung eindringen zu lassen,
wofür auch die dazwischen befindliie Klebemittelschicht relativ bzw. ausreichend
dünn gehalten werden sollte.
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Infolge der geringen Wege, die bei diesem Eindringvorgang zurückzulegen
sind und wegen der Verformungsfähigkeit, insbesondere
siebendrähtiger
Litzen unter Wirkung der vollen Querpressung durch Verschiebung der Einzeldrähte
einer Litze relativ zueinander könnte schon ein geringfügiges Nachgeben der durch
die Kontaktflächen übermittelten Querpressung den erzielten Verbund stören bzw.
aufheben, Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens
ist daher vorgesehen, dass die Grösse der Querpressung durch die Klemmkörper unabhängig
von der Grösse der Zugkraft in der Litze gehalten und auf einen definierten Höchstwert
begrenzt wird. An dieser Voraussetzung fehlt es beispielsweise bei der eingangs
erwähnten bekannten Verankerung von siebendrähtiger Litze in Segmentkeilen, die
von einerkonischen Hülse umgeben sind. Hier nimmt nämlich die Querpressung mit der
Zugkraft in der Litze zu und ab, weil zugleich die Segmentkeile mehr oder weniger
in die konische Hülse hineingezogen werden.
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Die Folge sind unkontrollierbare Schwankungen der Querpressung.
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Es ist daher gemäss einer bevorzugten Ausft'ihrungsform des erfindungsgemässen
Verfahrens vorgesehen, dass die Querpressung als elastischer Klemmdruck aufgebracht
wird.
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Dadurch lassen sich definierte Grenzwerte zur die Querpressung festlegen,
deren Einhaltung durch elastisches Nachgeben gewährleiste-t ist.
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Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemässen Verfahrens, die sich dadurch kennzeichnet, dass die Litzen mit
den Kontaktflächen von Klemmkörpern mittels Granulat unter Wirkung eines Klemmprucks
verbunden sind, der durch eine Wicklung aus hochzugfestem Material, das im elastischen
Bereich
nahe seiner Streckgrenze beansprucht ist, aufrechterhalten
wird. Hierdurch ergibt sich erfindungsgemäss die Möglichkeit, die Wicklung oder
auch ein entsprechendes den Klemmdruck aufrechterhaltendes Zugelement zum Schliessen
der Kontaktfuge unter Zurücklegung entsprechender Wege so stark anzuspannen, dass
es unter Wirkung der vollen Klemmkraft im Bereich seiner elastischen Dehnung, vorzugsweise
innerhalb des oberen Drittels der elastischen Dehnung, beansprucht ist. Hierdurch
ist ein Höchstmass an Betriebssicherheit gewährleistet, weil auch nachträglichen
Verminderungen der Abmessungen des aus Klemmkörpern und Spannstählen gebildeten
Klemnpakets infolge Betriebsbeanspruchlmgen (Laststeigerung in der Litze, statisch
oder dynamisch) eine ausreichende Wegreserve des solchermassen elastisch gehaltenen
Klemmdrucks der Wicklung gegenübersteht. Selbst eine höhere Klemmkraft ohne entsprechende
Wegreserve wäre nicht in der Lage, den durch dasGranulat vermittelten Verbund bei
Verminderung der Klemmpaketabmessungen aufrechtzuerhalten.
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Die Erfindung ist besonders geeignet für einen Reibungs-und Scherverbund
zwischen Litzen oder Seilen und ihren Kontaktflächen, weil bei dieser Art von Spannstählen
durch Verschiebung der einzelnen Drähte unter Querpressung eine gewisse Formänderung
der Litze bzw. des Seils möglich ist, um die statisch unbestimmte Lagerung auszugleichen,
ohne dass der definierte Höchstwert der Querpressung überschritten wird. Die Erfindung
kann jedoch grundsätzlic den Verbund fón Rundstählefr oder Drähten mit anderem Profil
und entsprechend geformten Kontaktflächen mit Vorteil verwendet werden, wobei jedoch
dann die Auflagerung mehrerer
Drähte nObenen.ander auf den Kontaktflächen
statisch bestimmt erfolgen muss, weil die grosse Starrheit der Drähte keine Verformung
des Drahtquerschnitts zum Ausgleich statisch unbestimmter Lagerung gestattet.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert, und zwar zeigen: Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine Kontaktfläche
mit Granulat, Klebmittel und Litzendrahtoberfläche ohne Wirkung einer Querpressung;
Fig. 2 den gleichen Schnitt wie Fig. 1 nach Aufbringen einer Querpressung,wobei
das Eindringen des Granulats in die Kontaktfläche und die Litzendrahtoberfläche
verdeutlicht ist; Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Kontaktflächen-Paar mit halbkreisförmiger
Anpassung an einesiebendrähtige Litze und übermasstäblich vergrösserter Granulat-Klebmittelschicht
unter Wirkung einer Querpressung; Fig. 4 eine Endansicht einer beispielsweisen Ausführungsform
der erfindungsgemO Vorrichtung für die Verankerung eines Litzenbündels aus 12 Litzen
in einem Klemmpaket mit durch Keileinpressen erzeugtem elastischem Klemmdruck; Fig.
5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4; und Fig. 6 einen Schnitt nach der
Linie VI-VI der Fig. 4.
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Fig. 1 zeigt eine Kontaktfläche 1, beispielsweise an einer Klemmplatte
17 (Fig. 4), deren Material weicher ist als das einer Litzendrahtoberfläche 2. Zwischen
beiden befindet sich das Granulat 3 mit einer Korngrösse von etwa
120
aus Borkarbid, dessen Körner scharfkantig sind und aufgrund ihrer grösseren Härte
in die Litzendrahtoberfläche 2 eindringen können, wenn eine Querpressung auf dieses
System aufgebrach4 wird. Somit können die Einzelkörner auch in die mit geringerer
Härte ausgebildete Kontaktfläche 1 eindringen. Es sind also die Eigenschaften der
Kontaktfläche 1, Litzendrahtoberfläche 2 und des Granulats 3 so abgestimmt, dass
unter Wirkung einer Querpressung in Pfeilrichtung 5 (Fig. 2) die Einzelkörner hinreichend
tief in die Kontaktfläche und die Litzendrahtoberfläche eindringen, um den erfindungsgemässen
Verbund zu erzeugen. Dieser Verbund soll sowohl statischen als auch dynamischen
Beanspruchungen gegenüber beständig sein0 Deshalb werden die Granulateigenschaften
vorzugsweise so gewählt, dass bei grösster Harte und Scharfkantigkeit der Einzelkörner
diese hinreichend klein sind, um angesichts einer dynamischen Beanspruchung eine
möglichst gleichmässige Krafteinletung von der Litzendrahtoberfläche 2 in die Kontaktfläche
1 zu erzeugen. Andererseits aber wächst damit auch die notwendige Querpressung 5,
die aus Kostengründen ein bestimmtes Mass nicht übersteigen sollte.
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Eine wohlabgewogene Abstimmung dieser gegenläufigen Einflüsse ist
daher von Vorteil.
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Dies gilt insbesondere dann, wennmit Hilfe eines Klebmittels 4 das
Granulat 3 an der Kontaktfläche 1 festgelegt werden soll. Hierbei ist es vorteilhaft,
zunächst die Kontaktfläche 1 mit einer möglichst dünnen Schicht von Klebmittel 4
zu versehen und in diese dann das Granulat 3 einzustreuen. Dadurch ergibt sich,
dass das Granulat 3 gegenüber der härteren Litzendrahtoberfläche 2 nicht von Klebmittel
bedeckt ist und somit scharf bleibt, um leichter in die Litzendrahtoberfläche 2
einzudringen. Andererseits
kann jedoch das Klebmittel 4 unter Wirkung
der Querpressung 5 noch von den Körner des Granulats 3 durchdrungen werden, um sicher
in die Kontaktfläche 1 einzudringen. Besonders vorteilhaft als Klebmittel sind nachträglich
erhärtende Zweikomponentenkleber aus Kunststoff aber es können auch in einfacher
Weise -Kunststoff-Spritzkleber oder sonstige Klebmittel verwendet werden, die geeignet
sind, an Metall, wie der Kontaktfläche 1, zu haften.
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Fig. 3 zeigt als Beispiel eines häufig zur praktischen Anwendung kommenden
Spannstahls eine siebendrähtige hochzugfeste Litze, bestehend aus einem Zentraldraht
13 und sechs diesen umgebenden Einzeldrähten 6, die von einem Kontaktflächenpaar
7 mit kreisbogenförmigen, hier etwa halbkreisförmigen, Ausnehmungen 8 umschlossen
wird. Zwischen den Kontaktflächen 7 und den Einzeldrähten 6 befindet sich die Granulat/Klebmittel-Schicht
9 gem. der Erfindung. Auf das System wirkt eine Querpressung in Pfeilrichtung 10,
wobei eine Fuge 11 zwischen benachbarten kreisbogenförmigen Ausnehmungen 8 kleiner
als der halbe Durchmesser eines Einzeldrahtes 6 eingestellt ist. Bekanntlich besitzen
aus Einzeldrähten bestehende Litzen eine Verdrillung, die bleibend aufgebracht ist.
Einpressungen 12 der Drähte 6 in die Kontaktflächen 7 erfolgen daher längs des Litzenverlaufs
schraubenförmig.
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Unter Wirkung der Querpressung 10 findet eine gewisse Verformung der
ursprünglich kreisrund begrenzten Konfiguration der Litze statt. Diese geringen
Verschiebungen erzeugen eine Ovalform der Litze, welche erhalten bleiben mussO Daher
ist die Weite der Fuge 11 nach oben hin zu begrenzen, damit in diese keinerder Drähte
6 eindringen kann und somit die Querpressung auf den Zentraldraht 13
mittels
der aussenliegenden Drähte 6 ausreichend gross ist.
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Bei der erfindungsgemässen Durchführung des Verfahrens wird der Zentraldraht
13 sicher erfasst und unverschieblich verankert.
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Der vorgenannten Ovalform der Litze kommt im Rahmen der Erfindung
besondere Bedeutung zu, wenn in einer Lage zwischen Klemmkörpern mehr als zwei Litzen
nebeneinander verankert werden, so dass die Auflagerung der aus einem einstückigen
Klemmkörper bestehenden Kontaktfläche 7 mit mehr als zwei kreisbogenförmigen Ausnehmungen
8 nebeneinander statisch unbestimmt wird, Praktisch immer vorhandene Masstoleranzen
der Kontaktflächenpaare werden auf diese Weise ausgleichbar, und dieser Effekt gestattet
die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens auch dann, wenn das Granulat 3 sehr
feinkörnig ist, so dass zur Erzielung ausreichendao Eindringtiefen nur sehr kleine
Wege zurückzulegen sind.
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Eine beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist in Fig. 4, 5, und 6 in Gestalt
einer Verankerung für zwölf siebendrShtige Litzen nach Art der in Fig. 3 gezeigten
dargestellt. Die Litzen 14 sind hier in je zwei Lagen zu drei Stück beidseits eines
zentralen Flachkeils 15 angeordnet0 An diesen grenzen zwei als Klemmplatten 16 ausgebildete
Klemmkörper an, die auf der dem Flachkeil 15 zugewandten Seite gleichfalls keilförmig
ausgebildet und auf ihren gegenüberliegenden Seiten mit je drei Rillen 8 einschliesslich
Granulat und Klebstoff gem.
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Fig. 3 ausgestaltet sind. Als weitere Klemmkörper folgen planparallele
Klemnplatten 17, die beidseitig mit je drei Rillen 8 versehen sind. Die beiden äusseren
Litzenlagen
werden von Rillen gleicher Art in äusseren Klemmkörpern
aufgenommen, die hier als Widerlagerkörper 18 nach aussen abgerundet ausgebildet
sind. Die beiden Widerlagerkörper 18 sind miteinander durch eine Wicklung 19 aus
hochfestem Stahl - hier zweilagig dargestellt - verbunden. Die Klemmplatten 16 und
17 lagern, ebenso wie die Widerlagerkörper 18 , auf einer Grundplatte 20 auf, die
sich bauwerksseitig abstützt. Somit ist es möglich, durch Einpressen des Flachkeils
15 die Wicklung 19 zu spannen, so dass auf die zwölf Litzen 14 eine Querpressung
ausgeübt wird.
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Die Wicklung 19 ist erfindungsgemäss so dimensioniert, dass unter
Wirkung der verfahrensgemäss erforderlichen Klemmkraft eine grosse elastische Verformung
ihrer Drähte auftritt. Dadurch wirkt auf das aus den Klemmplatten 16 und 17 und
den Widerlagerkörpern 18 sowie den Litzen 14 gebildete Klemmpaket ein elastischer
Klemmdruck, der Toleranzen zwischen den Einzelteilen des Klemmpakets ausgleicht
und nachträglichen Verminderungen der K1emmpaketabmessungen infolge Betriebsbeanspruchungen
durch eine ausreichende Klemmwegreserve begegnen kann. Zulässige Verminderungen
der Abmessungen führen also noch nicht zu unzulässigem Abfall der Klemmkraft, womit
der erfindungsgemässe Verbund zwischen den Einzeldrähten 6 (Fig. 3) der Litzen 14
und den die Kontaktflächen 7 bildenden Klemmkörpern 16, 17,18 mittels desGranulats
3 erhalten bleibt, Gem. einer weiteren, in der Zeichnung nicht dargestellten, bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung ist in Abweichung von der Vorrichtung nach Fig04 bis
6 vorgesehen, statt eines einzelnen zentralen Flachkeils 15 mit Gegenkeilflächen
an den benachbarten Klemmplatten 16 zwei Flachkeile an die entsprechend keilförmig
gestalteten Innenseiten der
Klemmkörper 18 anliegend vorzusehen.
Hierbei werden zweckmässig die den beiden Flachkeilen auf der den Widerlagerkörpern
18 gegenüberliegenden Seiten anliegenden Klemmplatten gleichfalls einseitig keilförmig
gestaltet.
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In beiden Fällen stehen die Flachkeile nicht in unmittelbarer Berührung
mit den Litzen 14, so dass de auf die Litzen wirkende Zugkraft ohne Einfluss auf
die Keile und damit die Klemmkraft im Paket bleibt.
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Die Erfindung ermöglicht es somit, Litzen, Seile, Runddrähte sowie
Drähte anderen Querschnitts sicher mit Kontaktflächen in einen Reibungs- und Scherverbund
zu bringen, der auch bei Hitzeeinwirkung und Korrosionsvorgängen sicher aufrechterhalten
werden kann, wenn die Materialpaarungen entsprechend der Beanspruchungsart nach
den Regeln der Technik gewählt sind.