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VORRICHTUNG ZUR ENDVERANKERUNG MINDESTENS EINES ALS
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SPANNGLIED IM SPANNBETONBAU EINGESETZTEN STABES AUS FASER-VERBUNDWERKSTOFF.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Endverankerung mindestens
eines als Spannglied im Spannbetonbau eingesetzten Stabes aus Faser-Verbundwerkstoff,nach
der Gattung des Hauptanspruchs.
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Der Einsatz von Stäben aus Faser-Verbundwerkstoffen,die aus in eine
Harzmatrix eingegossenen Fasern - insbesondere Glas- oder Kohlefasern - hoher Zugfestigkeit
bestehen,als Spannglieder für die Spannbewehrung von Spannbeton erfordert spezielle
Gestaltungen der Endverankerungen,damit solche Stäbe den im Verankerungsbereich
auftretenden Längs-,Quer- und Schubspannungen standhalten können und ihre für den
genannten Einsatz-Zweck an sich hohe Bruchfestigkeit ausnutzbar ist.Bei Verwendung
von Glasfaser-Verbundstäben muß z.B.beachtet werden,daß insbesondere am Beginn der
Verankerungsstrecke,wo die volle Längs-Zugspannung einwirkt,wegen des geringen E-Moduls
solcher Stäbe entsprechend hohe Dehnungen bzw.Verschiebungen auftreten und aufzunehmen
sind,wobei weiter zu berücksichtigen ist,daß aufgrund der für Glasfaser-Verbundmaterialien
geltenden Bruchkriterien die Beanspruchbarkeit der Stäbe in Faserlängsrichtung durch
Spannungen in Querrichtung und/oder Schub abnimmt.Da Glasfaser-Verbundstäbe im Vergleich
zu den üblicherweise für Spannbeton benutzten Stahlstäben eine geringere Querdruck-und
Schubfestigkeit haben,können die zur Verankerung von Stahlstäten bekannten Vorrichtungen
wie z.B.Keilverankerungen oder Vergunverankerungen in konischen Klemmhülsen ,nicht
ohne weiteres auch für die Verankerung von Glasfaser-Verbund(GV-)-Stäben benutzt
werden.Es kommt hinzu,daß örtlich konzentrierte Querpressungen
durch
schneidenförmige Gegenstände oder durch Kontaktflächen mit kleinen Krümmungsradien
vermieden werden müssen, d.h.es dürfen in die GV-Stäbe nur weitgehend gleichmäßig
verteilte Spannungszustände eingeleitet werden,wenn nicht eine drastische Verringerung
der Bruchfestigkeit der GV-Stäbe in Kauf genommen werden soll.
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Diese Zusammenhänge gelten grundsätzlich auch für Kohlefaser-Verbundstäbe,wenngleich
diese einen wensentlich höheren Elsastlzitätsmodul aufweisen.
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Unter dem Gesichtspunkt der optimalen Ausnutzung der Bruchfestigkeit
der GV-Stäbe lassen sich befriedigende Ergebnisse mit sogenannten Klemmverankerungen
erzielen,bei denen die Querpressung der GV-Stäbe über die Verankerungslänge definiert
eingestellt und konstant gehalten werden kann.
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Von einer solchen'von den Erfindern im Rahmen eines umfangreichen
Versuchsprogranuns entwickelten Vorrichtung,die als bekannt gelten kann,ist im Gattungsbegriff
des Patentanspruchs 1 ausgegangen.
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Diese Vorrichtung umfaßt z.B.zwei auf gegenüberliegenden reiten des
zu verankernden GV-Stabes flächig anlegbare,steife,flachstabförmige Klemmplatten,zwischen
denen der GV-Stab mit der definierten Querpressung festklemmbar ist.Die für seine
reibungsschlüssige Fixierung zwischen den Klemmplatten erforc"erliche Klemmkraft
wird mit Hilfe beidseits des Stabes an den Klemmplatten angreifender,in Längsrichtung
der Platten in äquidistanter Verteilung vorgesehener Zugschrauben erzeugt, die sich
an vorzugsweise einer der beiden Platten über Tellerfedern abstützen,durch deren
definierte gleichmäßige Vorspannung,über die Verankerungslänge gesehen,eine konstante
Querpressung erzielt ist.
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Die insoweit erläuterte Vorrichtung hat -trotz günstiger Eigenschaften
hinsichtlich der Sicherheit der Verankerung- aufgrund ihres Aufbaues Nachteile,die
ihren Einsatz als Endverankerung für Spannbeton-Zugglieder problematisch erscheinen
lassen: Um bei üblicher Dimensionierung der Klemmplatten auf einer zur sicheren
Verankerung eines GV-Stabes mit flach-rechteckigem 2 x 20 mm2 Querschnitt benötigten
Klemmlänge von ca. 200 mm die erforderliche Klemmkraft und deren gleichmäßige Verteilung
zu erzielen,sind auf beiden Seiten des Sta es jeweils etwa 10 Spannelemente mit
insgesamt 20 Zugschrauben und einer entsprechenden Zahl von Tellerfederpaketen erforderlich,deren
definierte Einstellung mühsam und zeitraubend ist.Es kommt hinzu, daß das Anspannen
dieser Spannelemente innerhalb einer engen, zur Aufnahme des Verankerungskopfes
vorgesehenen Aussparung im Beton vorgenommen werden muß,was deren Einstellung erheblich
erschwert.Noch ungünstiger ist es,wenn anstelle Flachstab-förmiger GV-Spannglieder
solche mit einem beispielsweise quadratischen Querschnitt zu verankern sind,die
bei einachsiger Klemmung eine Klemmlänge von ca.450 mm und eine entsprechend erhöhte
Anzahl von Spannelementen erfordern.Es versteht sich, daß der vielteilige komplizierte
Aufbau einer solchen Vorrichtung auch mit erhöhten Herstellungskosten verknüpft
ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher,eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art zu schaffen,deren zweckentsprechender Einsatz mit erheblich geringerem Arbeitsaufwand
verbunden ist und die darüberhinaus insgesamt auch einfacher aufgebaut ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgeniäß durch die im kennzeichnenden Teil
des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
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Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,daß
ihr Spannelement in der erfindungsgemäßen Anordnung auch dann,wenn der Verankerungskopf
in die zu seiner Aufnahme vorgesehene Ausnehmung im Beton eingeschoben ist'von der
Außenseite her bequem zugänglich ist,sodaß schon insoweit die Einstellung der erforderlichen
Klenmlkraft wesentlich vereinfacht ist.Durch die im inneren des Serankerungskopfes
angeordnete Kraftübertragungsvorrichtung wird eine genaue Einstellung und Verteilung
der Klemmkraft gewährleistet.7s genügt - im Prinzip wenigstens wenn nur ein einziges
die rraftübertragungsvorrichtung beaufschlagendes Spannelement vorgesehen ist,sodaß
insoweit der zur Einstellung der Klemmkraft erforderliche Arbeitsaufwand drastische
reduziert und im übrigen auch ein wesentlich einfacherer Aufbau der Vorrichtung
erzielen ist.
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Durch die Merkmale der weiteren Ansprüche 2-22 werden zumindest die
folgenden funktionellen Eigenschaften und Vorteile erzielt: Durch die Merkmale des
Anspruchs 2 ist eine einfache Gestaltung der Kraftübertragungsvorrichtung angegeben'mit
der die in axial ler Richtung angreifende Spannkraft des Spannelement in die für
die Querpressung der Zugglieder erforderliche Querkraft umsetzbar ist.Die mit Keilen
arbeitende Kraftübertragungsvorrichtung, ermöglicht auf relativ kleinem Verschiebeweg
der Keile eine gut definierte Einstellung der Querpressung.Sowohl bei der Vorrichtung
nach dem Hauptanspruch als auch bei der Vorrichtung gemäß Anspruch 2 kann als federelastisches
Zement, das eine selbstätige Nachspannung des Spannelements vermittelt und damit
des Klemmkörpers eine oder mehrere Tellerfedern) verwendet werden,die durch ihren
Federweg die erforderliche Querpressung aufrecht erhalten.
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Dies qilt auch für die Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs
3,die sich durch eine elegante Anordnung des Spannelements auszeichnet.
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In der Gestaltung mit gegeneinander verspannbaren Keilplatten als
Kraft-Umsetzungs-und Einleitungsvorrichtung ist es zwecknäßig,wenn der Hohlkörper
einen rechtwinklig-viereckigen Querschnitt hat und flachstabförmige Spannglieder
vorgesehen sind, die zwischen Klemmplatten angeordnet sind,wobei eine Mehrzahl solcher
Spannglieder und Klemmplatten alternierend in einer Sandwich-artigen Struktur zwischen
der Keilplatten-Anordnung und einer der Außenwände des Hohlkörpers angeordnet sein
können.
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5 versteht sich,daß solche Sandwich-Strukturen auch beidseits der
Keilanordnung vorgesehen sein können.
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besonders vorteilhaft ist dann eine Gestaltung der Vorrichtung emäß
den Merkmalen des Anspruchs 4,bei der die Flachstab-förmien Spanngliedernauch an
ihren Längskanten von den Klemmplatten umschlossen sind und solchermaßen einer Auffaserung
der Spannleder an ihrer Längskanten entgegengewirkt ist.
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Bei der genannten rechtwinklig-viereckigen Querschnittsform des Hohlkörpers
ist es auch auf einfache Weise meglich,mit hilfe zweier Kqilplattenanordnungen Querpressungen
in zwei zueinander senkrechten Richtungen zu erzielen.Damit ist es dann auch möglich,
Spannglieder mit quadratischem Querschnitt gleichmäßig zu pressen.
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Bei der Gestaltung der Klemmplatten gemäß Anspruch 5 wird auf einfachste
Weise die von den Spanngliedern über Schubkräfte in die Klemmplatten eingetragene
Zugspannung in den Verankerungshohlkörper eingeleitet.
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Für den Fall,daß diese Kräfte an der Eintrittsseite der Spannglieder
in den Hohlkörper aufgenommen werden sollen,genüg e-, die Klemrplatten an der Innenseite
einer dort fest nit en Hohlköper verbundenen Widerlagerplatte abzustützen.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 6 ist eine zu den vorgenannten Ausführungsformen
alternative Gestaltung einer als Keil-Anordnung ausgebildeten Kraftübertragungsvorrichtung
angegeben, die es ermöglicht, die in axialer Richtung angreifende Spannkraft des
Spannele in radial gerichtete Querkräfte zu transformieren.Bei Verwendung dieser
Kraftübertragungsvorrichtung ist es möglich,den Innenraum des Hohlkörpers mit einem
in radialer Richtung q primierbaren Material zu verfüllen,in das die Spannglieder
eingebettet sind und das eine für die Kraftübertragung in Längsrichtung ausreichende
Festigkeit besitzt,wobei es dann nicht rehr auf die Querschnittsform der Zugglieder
ankommt.Durch ie spezielle Gestaltung der Kraftübertragungsvorrichtung ergeben sich,wie
bereits erwähnt,radial gerichtete Querkräfte und entsprechend entgegengesetzte Reaktionskräfte,sodaß
die der im Ergebnis einer allseitig gleichmäßigen Querpressung ausgesetzt sind,die
optimale Verankerung gewährleistet.
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Durch die merkmale des Anspruchs 7 ist eine bevorzugte Gestaltun der
erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben,die bei geeigneter Wahl des Materials für
den quetschbaren Teil des Klemmkörpers zu einer quasi-hydrostatischen und damit
besonders gleichmäßiger Verteilung er Querpressung führt.
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Es ist @@@er,wie durch den Anspruch 8 umrissen,möglich,in einer im
Prinzip beliebigen Verteilung,Spannglieder,die den Klemmkörper in axialer Richtung
durchsetzen,gleichmäßig seiner zu
verankern,wobei,wie durch die
Merkmale des Anspruchs 9 angegeben,ein einziges Spannelement ausreichend sein kann,oder
aber,wie durch die Merkmale des Anspruchs 10 angegeben,zwei oder mehr/Spannelemente
in vorzugsweise radial-symmetrischer Anordnung einsetzbar sind.
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In der Gestaltung der Vorrichtung gemäß Anspruch 11 ist eine zuverlässige
Verankerung der Spannglieder auch gewährleistet, wenn der Quetschkörper aus einem
relativ "weichen"Material besteht,da über die Spannglieder umgebende Klemmhülsen
die Krafteintragung in den Hohlkörper bzw. in den diesen umgebenden Beton sichergestellt
ist.
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Durch die Merkmale der Ansprüche 12 und 13 sind alternative ;öglichkeiten
der Abstützung dieser Klemmhülsen am Ankerkörper angegeben,die zweckentsprechend
den gegebenen Verhältnissen angepaßt werden können.
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Durch die Gestaltung der Vorrichtung gemäß Anspruch 14 werden folgende
wesentliche Vorteile erzielt: 1. Es wird eine sprunghafte Zunahme der Querpressung
an der Eintrittsstelle vermieden.Der Maximalwert der Querpressung wird,von der Ein
trittsstelle aus gesehen,erst nach einer endlichen Lunge erreicht.Durch die solchermaßen
über einen, wenn auch relativ kurzen Längenabschnitt der Spannglieder verteilte
Zunahme der Querpressung sind die Spannqlieder ;erade dort,wo ansonsten die maximale
Belastung vorhanden ware,"geschont",was sich günstig auf die erreichbare Zeitstandfestigkeit
auswirkt.
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2, Durch die einseitig zusammenhängenden und solchermaßen zu einem
Block zusammengefaßten SlemmhUlsen wird die Handhabung der Vorrichtung beim Zusammensetzen
ganz wesentlich vereinfacht,insbesondere dann,wenn eine größere Anzahl von Spannqliedern
vorgesehen sind.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 15 ist eine insbesondere für eine
gedrängte Anordnung mehrerer Spannglieder geeignete Gestaltung des Klemmkörpers
angegeben.Der hierbei vorgesehene blockförmige Klemmkörper kann,je nach Material,als
ein vor Ort,z.B.aus Epoxyd-Harz-Material) erstelltes Vergußteil ausgebildet sein,das
gegebenenfalls durch geeignete Füll- und/ocer Faserstoffe verstärkt ist,aber auch
aus einem Metallblock gefertiyt sein,in den von der austrittsseitigen Stirnseite
her, vorzugsweise rechtwinklig zueinander verlaufende Schlitze eingesägt sind,die
sich in den Achsen die Zugglieder aufnehmender Längsbohrungen schneiden.Ein solcher
Klemmkörper eignet sich auch in Verbindung mit solchen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,bei denen als Kraftübertragungsvorrichtung gegeneinander verspannbare
Keilplatten oder dgl.eingesetzt sind.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 16 sind für einen solchen Klemmkörper
bevorzugt geeignete Materialien angegeben.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 17 sind für die Herstellung des durch
Quetschung aufweitbaren Teils des Klemmkörpers besonders geeignete Kunststoff-Materialien
angegeben,wobei diese Materialien nach Kriterien ausreichender Zugfestigkeit,Bruchdehnung,Temperaturbeständigkeit,Laugen-
und .asserbeständigkeit, Mineralölbeständigkeit sowie Oxydationsbeständigkeit ausgewäh
lt sind.
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Durch die Merkmale der Ansprüche 18 und 19 sind Bewehrungen des auf
Elastomer-Basis aufgebauten Quetschkörpers angegeben, bei deren Realisierung auf
Klemmhülsen zur Kraftübertrazurg au die Spannglieder bzw.zur Lastübertragung von
diesen u'? den Hohlkörper verzichtet werden kann.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 20 ist eine Gestaltung des
uetschkörpers
angegeben,die die zweckentsprechende Funkion er erfindungsgemäßen Vorrichtung auch
dann gewährleistet, wenn der Quetschkörper drastisch erhöhten Temperaturen ausgesetzt
ist.
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lurch die gemäß Anspruch 21 vorgesehenen Umkleidungsfolien wird zuverlässig
vermieden,daß die Oberflächenrauhigkeit der Spannqlieder,die im Hinblick auf eine
Vorspannung derselben im Spannbett erforderlich ist,dann,wenn die erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Erzielung bzw Aufrechterhaltung der Vorspannung der Stäbe eingesetzt
wird'zu Spitzenbelastungen führt,die zu einem Bruch der Stäbe führen könnten.Die
Umkleidungsfolien sind natürlich rur dann erforderlich,wenn harte Klemmkörper bzw.Klemmhülsen
eingesetzt werden.
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Schließlich ist durch die Merkmale des Anspruchs 22 eine eitere,die
Haftung der Spannglieder im Klemmkörper des Verankerungskopfes und damit die Sicherheit
der Verankerung fördernde Maßnahme angegeben.
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e e erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich grundsätzlich auch für
die Vorspannung im Spannbett,weil auch hier eine er längere Zeit voll wirksame Verankerung
der Zugglieder erforderlich ist.Weiter eignet sich die erfindungsgemäße VOrrichtung
auch zur Endverankerung von Stäben,die beispielsweise zur Verspannung von Sendemasten,Zeltdächern
und ähnlichen Baukonstruktionen verwendet werden können.
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versteht sich,daß anstelle der bei einzelnen Ausführungsformen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung im Rahmen ihrer Kraftübertragungsvorrichtung eingesetzten
Keilanordnungen auch Wie bei weiteren Ausführungsformen vorqesehencn,durch axiale
tetschung verformbaren Quetschkörper einsetzbar sind.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispiele.
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anhand der Zeichnung.Es zeigen: Fig.1 eine speziell zur Endverankerung
Flachstab-förmiger Spannglieder geeignete erste Ausführunqsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung,mit einer mit gegeneinar.-der verspannbaren Keilplatten arbeitenden
Kraftübertragungsvorrichtung und an der Austrittsseite der Zugglieder außenseitig
abgestützten Klemmplatten,in einem Schnitt längs der vertikalen Längsmittelebene
der Vorrichtung, Fig.2 die Vorrichtung gemäß Fig.1 von der Austrittsseit r Spannglieder
her gesehen, Fig.3 den eintrittsseitigen Endabschnitt einer zur Vorrichtung gemäß
Fig.1 weitgehend analog aufgebauten zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung,mit eintrittsseitiger Abstützung der Klemmplatten,in einer der Fig.1
entsprechenden,abgebrochenen Schnittdarstellung, Fig. eine mit zweiachsiger Eintragung
der Querkräfte arbeitende dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,in
einer der Fig.2 entsprechenden Darstellung, Fig.5a eine mit radialer Querkrafteintragung
arbeitende efindungsgemäße Vorrichtung mit als Konus/Kegel-Keilanordnung ausgebildeter
Kraftübertragungsvorrichtung, in einer der Fig.1 entsprechenden Schnittdarstellung,
Fig. Db eine Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig.Sa in einer zur
Fig.2
entsprechenden Darstellung, Fig.6a eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einem durch axiale Quetschung radial aufweitbaren Klemmkörper,in
einer der Fig.5a entsprechenden,teilweise abgebrochenen Darstellung,etwa im Maßstab
1:1, Fig.6b ein Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig.6a in einer der Fig.5b entsprechenden
Darstellung und Fig.7a zwei weitere bevorz-te Gestaltungen mit Quetschkörpern -
8b zur Kraftübertragung versehener erfindungsgemäßer orrichtungen in der Fig.6a
bzw.6b entsprechenden Darstellungen.
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Die in den Fig.1-8b dargestellten Verankerungsvorrichtungen werden
im folgenden mit speziellem Bezig auf ihren Einsatz zur dauernden Endverankerung
von Spanngliedern aus Faser-Verbundwerkstoffen im Spannbetonbau erläutert;sie können
aber auch, z.B.in Verbindung mit üblichen Spannpressen,als beweglich angeordnete
Ziehköpfe Verwendung finden,mit denen die'Spanngliedenden zur Einstellung der erforderlichen
Vorspannung nur über einen relativ kurzen Zeitraum gehalten werden müssen.r«*eitere
Einsatzmäglichkeiten,bei denen es auf eine dauerhafte oder nur zeitweise Verankerung
von Spanngliedern ganz allgemein ankon-rnt,vermag der Fachmann aufgrund der zu erläuternden
konstruktiven und funktionellen Einzelheiten der einzelnen Ausfürhungsbeispiele
ohne weiteres zu erkennen.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Endverankerungsvorrichtung
10 für beim dargestellten speziellen Fallbeispiel drei Flachstab-förmige Spannglieder
11-13 aus Glasfaser-Verbundwerkstoff,
die mit parallelem Verlauf
in vertikalem Abstand übereinander angeordnet sind.Diese durchsetzen einen als Stahl-Hohlprofil
mit quadratischem 4x4 cm² -Querschnitt ausgebildeten Verankerungs-Hohlkörper 14
der Vorrichtung lo in dessen Längsrichtung.
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Der Hohlkörper 14 ist von einer nach außen offenen'zylindrischen Vertiefung
16 des Betonkörpers 17 aufgenommen und stützt sich mit einem an seinem äußeren Ende
vorgesehenen Flansch 18 an der die öffnung der Vertiefung 16 umgebenden Außenflache
19 des Betonkörpers 17 ab.Der zwischen dem Hohlkörper 14 und den Wänden der Vertiefung
17 verbleibende Hohlraum ist mit keton oder einer anderen geeigneten Vergußmasse
verpreßt.
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Im Inneren desHohlkörpers sind die Spannglieder 11-13 zwischen Klemmplatten
20-23 aus Stahl oder Aluminium angeordnet'deren effektive Dicke,jedenfalls soweit
sie zwischen den Spannglied dern 11-13 angeordnet sind deren vertikalem Abstand
entspricht, und deren Breite geringfügig kleiner ist als die lichte Weite des Hohlkörpers
14.Es sind insgesamt vier Klemmplatten 2c-23 vorgesehen,die mit den Spanngliedern
11-13 einen Sandwich-artigen Stab bilden,derart,daß jedes Spannglied zwischen zwei
Klemmplatten angeordnet ist,wobei dieser Stapel zwei seine gemäß Fig.2 unterste
Klemmplatte 20 am unteren Querschensel 24 des Hohlkorpers 14 abgestützt ist.Die
Klemmplatten 20-23 haben an ihren aus dem Hohlkörper 14 austretenden Endabschnitten
seitlich abstehende,die gemäß Fig.3 vertikalen Profilschenkel 'G und 27 des Hohlkorpers
14 überquerende,im Querschnitt etwa Hammerkopf-förmige Flanschstücke 28,die an den
äußeren Stirnflächen er Profilschenkel 26 und 27 unmittelbar anliegen und die Klemmplatten
2o-23 gegen ein Herausziehen aus dem Hohlkörper 14 in Richtung des an den Spanngliedern
11-13 angreifenden Zuges sichern.
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Zwischen dergemäß Fig.3 obersten Klemmplatte 23 und dem oberen
Querschenkel
29 des Hlhlkörpers 14 sind in der aus den Figur 1 und 2,auf deren Einzelheiten ausdrücklich
verwiesen sei,ersichtlichen Anordnung zwei Keilplatten 30 und 31 angeordnet, die
zwischen den vertikalen Profilschenkeln 26 und 27 in Längsrichtung des Hohlkörpers
14 verschiebbar geführt und mitteb eines Spannelements 32 gegeneinander verspannbar
sind,mit dem eine in Längsrichtung des Hohlkörpers wirksame Vorspannung definierten
Betrages einstellbar ist und weitestgehend konstant gehalten werden kann.
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Das Spannelement 32 ist als ein üblicher,mittels einer außenseitig
angeordneten Spannmutter 33 spannbarer Zuganker ausaebildet,dessen Ankerkopf 34
an der im Bereich des inneren,betonseitigen Endes des Hohlkörpers 14 angeordneten
Rückenfläche 36 der einen Keilplatte 31 abgestützt ist und dessen Spannfutter 33
über eine oder mehrere Tellerfedern 37 an der nach außen weisenden,an der Austrittsseite
der Spannglieder 11-13 bzw.der Klemmplatten 20 -23 aus dem Hohlkörper 14 angeordneten
Rückenfläche 38 der anderen Keilplatte,gegebenenfalls unter Zwischen schaltung von
Unterlagplatten 39 bzw.40 abgestützt sind.
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er als runder Stahlstab ausgebildete Schaft 41 des Zugankers 32 verläuft
in einem zentralen Kanal,der durch Längsnuten in den aneinander anliegenden Keilflächen
43 bzw.44 der Keilplatten 30 bzw.31 gebildet ist.
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Die von dem Spannelement 32 in axialer Richtung ausgeübte Spannkraft,deren
Betrag durch die Vorspannung der Tellerfedern 37 sehr genau vorgegeben werden kann,wird
durch die Keilplatten 30 und 31 in eine Querpressung des Klemmplatten-Spannglied-Stapels
transformiert,die gleichmäßig über die 5 läche der Spannglieder 11-13 verteilt ist.Um
eine reibungsschlüssige Verankerung der Spannglieder 11-13 zwischen den Klemmplatten
2o-23 und huber diese am Verankerungs-Hohlkörper 14 zu erreichen,ist eine Klemmlänge
von ca.25 cm erforderlich und eine Querpressung von ca.3o-35N/mm ein Wert,der sich
mit dem Spannelement 32 und der als Kraftübertragungs
- und Umsetzungsvorrichtung
wirkenden Reilplattenanordnung 30,31 ohne Schwierigkeiten erreichen läßt.Um die
aus Faser-Verbundwerkstoff bestehenden Spannglieder gegen ein unter. Lasteinwirkung
und Querpressung vorzugsweise von ihren Längskanten ausgehendes mögliches Auffasern
zu schützen,sind die Spannglieder 11-13 sehr genau in flache Längsnuten 46 der Klemmplatten
20-23 eingepaßt,sodaß die Spannglieder 11-13 auch auf dem größten Teil ihrer schmalen
Längsflächen von den Klemmplatten 20-23 umschlossen sind.Die Fig.3 zeigt eine Abwandlung
der Vorrichtung lo gemäß Fig.1,dahingehend,daß der Verankerungskörper 14 an seiner
Innenseite,wo die Spannglieder 11-13 eintreten,mit einer angeschweißten,am Betonkörper
17 unmittelbar anliegenden Bodenplatte 47 abgeschlossen ist,an deren Irnenseite
sich nunmehr die Klemmplatten 20-23 abstützen.Die Zuglast-Eintragung in den Betonkörper
17 erfolgt hierbei im -fesentlichen über die Bodenplatte 47,im Unterschied zur Vorrichtung
lo gemäß Fig.1,bei der die Lastabstützung im wesentlichen er dc.
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Flansch 18 erfolgt.In der Gestaltung der Vorrichtung gemäß Fig.3 ist
es demgemäß nicht erforderlich,daß die Klemmplatten an ihrer Außenseite mit Flanschstücken
28 versehen sind.In der Bodenplatte 47 vorgesehene Durchtrittsöffnungen 48 sind
zweckmäßigerweise so ausgebildet,daß ihre lichte Weite und .-he etwas größer ist
als die Breite und Dicke der Spannglieder 11-13, damit diese beim Zusammenpressen
des Klemmplatten-Spannglieder-Stapels nicht beschädigt werden können.Die Anordnung
der Teil platten 30 und 31 und des Spannelements 32 kann dieselbe sein wie bei der
Vorrichtung gemäß Fig.1,es ist aber auch möglich, @@@ gestrichelt angedeutet,den
Ankerkopf 34 des Spannelements an der dem Beton zugewandten Außenseite der Bodenplatte
47 aszustützen.In diesem Fall muß dann für die Ausnehmung ir Betonkörper entweder
zinke etwas größere Tiefe vorgesehen sei: oder, wie ebenfalls gestrichelt angedeutet,für
den Verankerungskopf 34 eine zusa--liche,diesen aufnehmende kleine Vertiefung 49
vorgesehen ein.
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Die anhand der Fig.3 erläuterte innenseitige Abstützung der Klemmplatten
11-13 an einer Bodenplatte 47 des tiohlkörpers 14 eignet sich insbesondere in Verbindung
mit der in Fig.4 dargestellten End-Verankerungsvorrichtung 50 für die Verankerung
von Spanngliedern 51 und 52,die einen quadratischen Querschnitt 2 von ca.6x6 mm
haben.Der Verankerungs-Hohlkörper 53 ist als Rechteck-Hohlprofil mit gemäß Fig.4
vertikalen Profilschenkeln 54 und 56 und horizontalen Profilschenkeln 57 und 58
ausgebildet.
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Die Spannglieder 51 und 52 sind in zwei Gruppen von je 12 Spanngliedern
aufgeteilt,die in der aus der Fig.4,auf deren diesbezügliche Einzelheiten verwiesen
sei,ersichtlichen Konfiguration zwischen horizontalen Klemmplatten 59-62,hochkant
stehenden Klemmstäben 63 und einer hochkant stehenden Klemmplatte 64 sowie dem dieser
gegenüberliegenden Profilschenkel 54 und den horizontalen Profilschenkeln 57 und
58 des Verankerungshohlkörpers 53 angeordnet sind.Zur Erzeugung der für die reibunqsschlüssige
Verankerung der Spannglieder 51 und 52 erforderlichen Klemmkräfte sind zwei Keilplatten-Anordnungen
66 und 67 und diese beaufschlagende,auf definierte Vorspannung einstellbare Spannelemente
68 bzw.69 vorgesehen,deren Ausbildung und Anordnung derjenigen der Keilplattenanordnung
30,31 und ces Spannelements 32 gemäß den Figuren 1 und 2 völlig analog ist.
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Mit der einen,zwischen den inneren horizontalen Klemmplatten 6o und
61 abgestützten Keilplattenanordnung 66 wird eine Querpressung in vertikaler Richtung
erzielt,während mit der anderen, zwischen der vertikalen Klemmplatte 64 und dem
gemäß Fig.4 rechten vertikalen Profilschenkel 56 angreifenden Reilplatten-Anordnung
67 eine Querpressung der Spannglieder 51 und 52 in horizontaler Richtung erzielt
wird.
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Die in den Figuren 5a und 5b dargestellte erfindungsgemäße ndveraknkerungsvorrichtung
70 eignet sich zur Verankerung von Spanngliedern 71 mit im Prinzip beliebiger Querschnittsform,
insbesondere RundstaL-förmigen Spanngliedern,die vorzugsweise in der dargestellten
radialsymmetrischen Verteilung um die
Längsachse 72 der Vorrichtung
70 gruppiert sind.Die Vorrichtung hat einen an der Austrittsseite der Spannglieder
71 offenen und an deren Eintrittsseite durch eine Bodenplatte 73 abgeschlossenen
kreiszylindrisch-topfförmigen Verankerungshohlkörper 74,der an seiner Außenseite
zusätzlich einen sich am Betonkörper 17 abstätzenden radialen Ringflansch 76 hat.Als
Spannelement ist ein sich entlang der zentralen Achse 72 erstreckender Zuganker
77 vorgesehen,dessen Ausbildung derjenigen des Spannelements 32 gemäß Fig.1 völlig
analog ist,jedoch ist sein Ankerkopf 78 an der Außenseite der Bodenplatte 73 abgestützt.Die
Kraftbertragungsvorrichtung 78 ist so ausgebildet,daß sie die axial gerichtete Spannkraft
des Zugankers 77 in radial gerichtete Quer kräfte transformiert.Sie umfaßt in der
aus den Figuren Da und 5S ersichtlichen Anordnung und Ausbildung eine außen kreiszylindrische,innen
konische Hülse 79 und einen zum Innenkonus der Hülse 79 komplementär ausgebildeten
langgestreckt-Kreiskegelstu.mpf-förmigen Keilkörper 80,der eine vom Schaft Sl des
Zugankers 77 durchsetzte Längsbohrung 82 hat.Die Spannr.utter 83 des Zugankers 78
ist - wiederum ü.ber Tellerfedern U1 - an der größeren Basisfläche 86 des Keilkörpers
So abgestützt.Die Spannglieder 71 sind satt in einen insgesamt mit 87 bezeichneten
Klemmkörper eingebettet,der,im Querschnitt gesehen,den zwischen dem Verankerungshohlkörper
74 und der Konushülse 79 verbleibenden Innenraum vorzugsweise vollständig ausfüllt.Um
die nur die Querpressung des Klemmkörpers 87 und der Spannglieder ,1 erforderliche
Aufweitbarkeit der in der Regel aus Stahl gefertigsr. Konushülse 79 zu gewährleisten,ist
deren Mantel durch radialt Längsschlitze 88 in Sektoren 89 unterteilt.Wenn aunn
der Klemmkörper 87 aus einem sehr festen Material wie Stahl oder Aluminium besteht,muß
auch dieser durch Längsschlitze so unterteilt sein,daß eine gleichmäßige Querpressung
der Sa:nglieder 71 erzielbar ist.Dies gilt auch dann,wenn der Klemmkörper 78,um
eine gute Anschmierung seiner Klemmflächen an die Spannglieder 71 zu erreichen aus
relativ weichen Blei- oder Aluminium-Legierungen besteht.Eine geeignete Anordnung
solcher
Schlitze ist in der Fig,Sb gestrichelt eingezeichnet,wonacEl
der Klemmkörper 87,im Querschnitt gesehen,durch Kreisbogenförmi-ge Schlitze 9o,die
zwischen den von den Spanngliedern 71 durchsetzten Längsbohrungen verlaufen,in einen
äußeren,zusanunenhängenden Ringbereich 91 und einen inneren Ringbereich 92 unterteilt
ist,der seinerseits durch Radialschlitze 93 in den einzelnen Spanngliedern 71 zugeordnete
Sektoren 94 aufgeteilt ist.Der Klemmkörper 87 kann jedoch auch als einstückiges
Teil aus einem Material hergestellt sein,das in radialer Richtung hinreichend verformbar
sit,aber trotzdem noch eine für die Kraftübertragung in Längsrichtung ausreichende
Festigkeit besitzt.Ein geeignetes Material ist z.B.mit mineralischen Füllstoffen
verfülltes und/oder mit Stahlfasern verstärktes Epoxid-Harz.Der Klemmkörper 87 kann
dann als ein gegebenenfalls erst am Einsatzort der Vorrichtung 70 hergestellter
Vergußkörper hergestellt sein,der erst dann gegossen wird,wenn der Verankerungskörper
74 schon in seine am Beton 17 abgestützte Endlage gebracht ist.
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wenn der Elemmkörper aus dem vorgenannten,geeignet verstärkten Epoxid-Harz-Material
hergestellt ist oder aus einem Elastomer besteht,dessen Druck-und Scherfestigkeit
durch geeignete Bewehrungen oder Füllstoffe unter weitgehender Beibehaltung seiner
Verformungsfähigkeit erhöht sind,kann zur Verankerung der Spannglieder 71 anstelle
einer Verankerungsvorrichtung gemäß Fig.5a,b auch die in den Figuren 6a und 6b dargestellte
Verankerungsvorrichtung 95 eingesetzt werden.Diese unterscheidet sich von der erstgenannten
Vorrichtung 70 in konstruktiver Hinsicht lediglich dadurch,daß anstelle der Konushülse
79 und des teilkörpers 80 eine von außen her an den Klemmkörper 9G ansetzbare,an
dem Verankerungshohlkörper 74 in axialer Richtung verschiebbar geftihrte Quetschplatte
97 vorgesehen ist,an der sich nunmehr die Spannmutter 83 des Zugankers 78 über die
Tellerfeder 86 abstützt.Der durch die geeignete Materialauswahl quetschbare Klemmkörper
96 übernimmt dann in Verbindung
mit dem Zuganker 77 sowohl die
Funktion der Umsetzt @er axialen Spann-bzw.Quetschkraft des Zugankers 77 in die
radial wirkenden Querkräfte wie auch die reibungsschlüssige Verbindung der Spannglieder
71 mit dem Verankerungshohlkörper 74, d.h.sowohl die Funktion der Kraftübertragungsvorrichtung
wie auch die Funktion der Klemmeinrichtung der vorerwähnten Ausführungsbeispiele.
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Ein wesentlicher Vorteil der durch die Quetschung erzielten quasi-hydrostatischen
Druckverteilung im Klemm- bzw.Quetschkörper 96 ist darin zu sehen,daß -beispielsweise
i unter schied zur Vorrichtun gemäß Fig.5a,b - auf die Spannglieder 71 keinerlei
Kräfte einwirken,die zu einer radiale Auslenkung der Spannglieder 71 führen könnten.
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Dies gilt auch für die in den Figuren 7a und 7 dargestellte erfindungsgemäße
Verankerung-Vorrichtung 100,deren wesentlicher Unterschied gegenüber derjenigen
gemäß Fig.6a,b darin besteht, daß für den Quetschkörper 99 ein deutlich weicherer
Material wie z.B.Polychloropren oder sulfochloriertes Polyäthylen oder dgl.verwendbar
sit,was sowohl die Handhabung der Vorrichtung 10@ als auch die genaue Einstellung
der für die reibungsschlüsige Verankerung der Spannglieder 71 erforderlichen Querpressung
erleichtert.Im weiteren Unterschied zur Vorrichtung gemäß Fig.6a,b ist die bewegliche
Quetschplatte 101 a inreren,eintrittsseitigen Ende des kreiszylindrischen Verankerungs-Hohlkörpers
102 angeordnet und dieser an seinem äußeren Ende durch eine feststehende Widerlagerplatte
103 abgeschlossen,an der sich über die Tellerfederanordnung 84 die Spannmutter 53
des zugankers 7@ abstützt.Weiter stecken die Spannglieder 71 in zylindrischen Klemmhülsen
104 aus Stahl oder Aluminium,die durch miteinander fluchtende Bohrungen 106 und
107 der Quetschplatte 17 Szw.der Widerlagerplatte 103 hindurchtreten.
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An ihrem austrittsseitigen Ende haben die Klemmhülsen einen
radial
abstehenden Ankerflansch 1o8,über den die Zuglas+.eintragung in die Widerlagerplatte
107 und damit in den Verankerungskörper 102 erfolgt.Damit sich die Klemmhülsen 104
unter dem "hydrostatischen"Druck des gequetschten Materials 99 auf der gesamten
erforderlichen Klemmlänge mit der notwendigen Querpressung an die Spannglieder 71
anlegen können,sind sie durch radiale Längsschlitze 109 in der aus der Fig.7b ersichtlichen
Weise in Sektoren 110 unterteilt.Günstig ist es jedoch,wenn die einzelnen Sektoren
110 am äußersten Ende 111 der Klemmhülsen 104 über schmale Stege zusammenhängen,sodaß
vom wintrittsende der Spannglieder 71 her gesehen,wo deren volle Zugspannung wirksam
ist,die Querpressung der Spannglieder allmählich zunimmt und erst im Inneren des
Verankerungshohlkörpers 102 ihren vollen Wert erreicht.
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Bei der in den Figuren 8a und 8b dargestellten EnCverankerungsvorrichtung
115 besteht der Quetschkörper 116 aus demselben Material wie bei der Vorrichtung
100 gemäß den Figuren 'a,+.
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Entsprechend der gedrängten Anordnung einer größeren Anzahl von insgesamt
16 Spanngliedern 117 innerhalb eines etwa quadratischen Querschnittsbereichs sind
jedoch nicht einzelne :Klemmhülsen vorgesehen,sondern ein den Raum zwischen den
Spanngliedern 117 und diese außenseitig umgebender,kcmakter hlenumkörper 118.Dieser
kann beim dargestellten Fallbeispiel aus einem massiven Stahl- oder Aluminiumblock
gefertigt werden,der jnächst mit durchgehenden Längsbohrungen zur Aufnahme der Spannglieder
117 versehen wird,deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Durchmesser der
als Rundstäbe vorausgesetzten S2annglieder,um die bereits erwähnte schonende Lasteintragung
an der eintrittsseite der Vorrichtung 115 zu erzielen.Sodann werden in diesen Block
von seiner einen Stirnseite her Schlitze 120 und 121 eingesägt,die sich in den Achsen
der Längsbohrungen 119 rechtwinklig kreuzen.Die in Längsrichtung des Klemmblocks
118 gemessene Tiefe der Schlitze 120 und 121 ist ca 1-7 Im geringer gewählt als
die Länge des Klemmblocks, sodaß dieser an seiner anderen Stirnseite zusammenhängend
bleibt,wodurch
das Ansetzen des Klemmblocks 118 an die Spannglieder 117 wesentlich erleichtert
wird.Die Vorrichtung 115 hat einen kreiszylindrischen Verankerungs-Hohlkörper 122,de
an der Eintrittsseite der Spannglieder 117 mit einer Bodenplatte 123 abgeschlossen
ist.Die an der Bodenplatte vorgesehenen Durchtrittsbohrungen 126 für die Spannglieder
117 haben einen etwas größeren Durchmesser als die Spannglieder selbst.Der Klemmkörper
118 ist innerhalb des Verankerungshohlkörpers 122 so angeordnet,daß er sii. mit
seinem zusammenhängenden Ende an aer innenseite der Bodenplatte 123 in axialer Richtung
abstützt.Eine am gegenüberliegenden Ende des Verankerungshohlkörpers 122 verschiebbar
geführte Quetschplatte 124 hat eine an den Querschnitt des Klemmkörpers 118 angepaßte
zentrale Ausnehmung 126,durch die der Klemmkörper 118 und die freien der Spannglieder
nach außen treten.Sie ist über ein kurzes Distanzrohrstück 127,dessen Länge etwa
dem maximaler Quetschweg der Quetschplatte 124 entspricht,mit einem radial abstehenden
Flansch 128 verbunden.Ein entsprechender radial abstehender Ankerflansch 129 ist
am eintrittsseitigen Ende der Vorrichtung durch den radial überstehenden Rand der
Bodenplatte 123 gebildet Zwei zwischen den Flanschen 128 und 129 angreifende,außerhalb
des Verankerungshohlkörpers 122 einander diametral gegenüb angeordnete Zuganker
130 und 131 vermitteln die definiert einstellbare Vorspannung,mit der der Quetschkörper
116 in axialer Richtung zusammengedrückt wird,damit im Klemmkörper 118 die für die
reibungsschlüssige Verankerung der Spannglieder 117 erfrderliche Querpressung erzielt
wird.
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Wie reretos in Verbindung mit der Vorrichtung 95 gemäß Fig.6a erläutert,kann
auch bei der Vorrichtung 115 gemäß Fig.8a anstelle eines "harten"Klemmkörpers 118
ein geeignet verstärkter Gußkörper aus Metallfaser-verstärktem Epoxid-Harz oder
dgl.
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benutzt werden,der zweckermäßigerweise dann "vor Ort"bei abgenommener
Quetschplatte 124 gegosen wird,die zu diesem Zweck entlang er Spannglieder 117 etwas
in Richtung auf den noch den Spanngliedern 117 angreifenden,nicht dargestellten
Ziehkopf
zurückgeschoben wird.
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Sofern vorgefertigte Klemm- bzw.Quetschkörper in Verbindung mit den
erläuterten Verankerungsvorrichtungen gemäß den Figuren 1-8b verwendet werden,können
diese in dem jeweils dargestellten Montagezustand,in dem sie bereits vor dem Spannen
der Spannglieder auf diese aufgeschoben sind,nach dem Spannen der Spannglieder in
ihre Endlage in den sie aufnehmenden Beton-Aussparungen geschoben werden,wo dann
erst ihre Spannelemente gespannt werden.
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r..;eitere,in Verbindung mit jeweils verschiedenen der dargestellten
Ausführungsformen günstige Maßnahmen bzw.Gestaltungen dieser Vorrichtungen sind
die folgenden: in Fällen,in denen Quetschkörper aus Polychloropren oder ihnlichen,relativ
weichen Werkstoffen eingesetzt werden,ist es vorteilhaft,wenn in diese Quetschkörper
Stahlkugeln in dichter Kugelpackung eingegossen sind,d.h. in einer Anordnung, in
der eine Quetschung des solchermaßen in Kunststoff eingebetteten Rugelhaufens bereits
für sich allein zu einer radialen arweitung desselben führen würde.Auf diese Weise
können Alterungseffekte oder Temperatureinflüsse,die zu änderungen der mittels der
Quetschkörper erzeugten Querpressungen führen würden,von vonherein wirksam ausgeschaltet
werden.Weiter ist es zweckmäßig,wenn Spannglieder,die eine grob strukturierte Oberflächenrauhigkeit
haben,und in Klemmhülsen oder Klemmkörpern aus sehr
festem Material gehalten sind,mit einer Verkleidung aus einem nachgiebigen Material
wie beispielsweise Blei oder Aluminium versehen sind,das durch plastische Verformung
unter der angreifenden @@@@pressung eine gleichmäßig Ausfüllung zwischen den Spanngliedern
und den Klemmkörpern vorhandener Spalte ermöglicht.
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Wenn andererseits die aneinander anliegenden Oberflächen sowohl
der
Spannglieder wie auch der Klemmhülsen bzw.-Körper sehr glatt und in ihrer Forrn
gut aneinander angepaßt in, kann es vorteilhaft seln,wenn zwischen diese Flächen
einseitig mit feinkörnigem Korundsplit beschichtete Folie aus Papier oder Kunststoff
angeordnet ist.Bei hinreichend starker Klemmung können dann die Forund-Körner durchdringen
und sich sowohl in die Spannglieder wie auch in die die umschließenden Klemmhülsen
bzw.Klemmkörper eindringen,wodurch die Reibung zwischen diesen Körpern erhöht und
bei vorgegebener Querpressung eine bessere Verankerung der Spannglieder erzielt
werden kann.