DE2932809C2 - Vorrichtung zur Endverankerung mindestens eines Spannbeton-Spannstabes aus Faserverbundwerkstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Endverankerung min­ destens eines Spannbeton-Spannstabes aus Faserverbundwerkstoff.

Zur Verankerung von Spanngliedern, deren Spannstäbe aus Stahl bestehen, ist es bekannt, mehrere Spannstäbe am kegelstumpfför­ migen Ende eines Spannbolzens mit einem Spannring festzuklemmen, der eine dem kegelstumpfförmigen Spannbolzen entsprechende, ke­ gelstumpfförmige Ringöffnung aufweist (DE-PS 14 84 348). Das so am Spannbolzen befestigte Ende des aus mehreren Spannstäben be­ stehenden Spanngliedes wird dann mit Hilfe des Spannbolzens und einer Ankermutter über einen glockenförmigen Stützkörper an der Stirnfläche des vorzuspannenden Betonbauteiles abgestützt. Um die Spanndrähte zwischen dem Konus des Ankerbolzens und der die Spanndrähte umgebenden Hülse einzuklemmen, genügt es, die Anker­ hülse mit mäßigem Druck axial über die Spanndrähte zu schieben. Die in den Spanndrähten wirksame Spannkraft bewirkt dann eine Axialverschiebung der Drähte mitsamt der Hülse auf dem Konus des Ankerbolzens, wodurch dessen Klemmkraft aktiviert und die Spann­ drähte mit zunehmender Spannkraft zwischen Konus und Hülse immer fester eingeklemmt werden.

Zur Verankerung von Seilen, die aus schmalen, zu einem Paket übereinander gelegten Bändern bestehen und wie sie beispiels­ weise als Tragseile für Hängebrücken verwendet werden, ist es auch bekannt, die Bänder in einem Verankerungshohlkörper einzu­ klemmen, wobei zwischen den Bändern Platten liegen, die als Klemmkörper wirken (Deutsche Offenlegungsschrift 1 958 882). Zum Aufbringen des Klemmdruckes dient eine Kraftübertragungseinrich­ tung in Form von zwei Keilpaaren, welche zwischen dem Stabbündel einerseits und der Innenwand des Verankerungshohlkörpers ande­ rerseits eine quergerichtete Druckkraft erzeugen, die als Klemm­ druck auf die zu verankernden Bänder wirkt. Die von den Keilen erzeugte Querdruckkraft hängt von der Längskraft ab, mit der die Keile gegeneinander gedrückt werden, was üblicherweise durch Einschlagen mit einem Hammer geschieht, wodurch die tatsächlich wirkende Querdruckkraft nicht feststellbar ist. Wichtig ist auch nur, daß die aus Metall bestehenden Bänder in dem Verankerungs­ hohlkörper fest eingeklemmt sind.

Wenn in Spannbeton-Spanngliedern Spannstäbe aus Faserverbund­ werkstoffen verwendet werden sollen, die aus in eine Harzmatrix eingegossenen Fasern, insbesondere Glas- oder Kohlefasern, hoher Zugfestigkeit bestehen, bereitet die Endverankerung der Spann­ stäbe Schwierigkeiten, da diese Faserverbundstäbe zwar eine hohe Zugfestigkeit in Längsrichtung, jedoch nur eine geringe Festig­ keit in Querrichtung haben. Beispielsweise bei der Verwendung von Glasfaser-Verbundstäben muß beachtet werden, daß am Beginn der Verankerungsstrecke, wo die volle Längszuspannung wirksam ist, große Dehnungen bzw. Verschiebungen im Stab auftreten, die aufzunehmen und in den Verankerungshohlkörper einzuführen sind. Bei der Verankerung von Spannstäben aus Faserverbundwerkstoffen muß deshalb darauf geachtet werden, daß die Spannstäbe an der Verankerungsstelle nicht überbeansprucht oder zerstört werden.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Verankerungsvorrich­ tung der eingangs näher erläuterten Art so auszubilden, daß auch bei einer kurzen Verankerungslänge die von der Klemmeinrichtung auf die Spannstäbe ausgeübte Querdruckkraft einen bestimmten, vorgebbaren Wert nicht überschreitet.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch die im Anspruch 1 an­ gegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht es, auf die Spann­ stäbe an ihrer Einspannstelle im Verankerungshohlkörper eine in ihrer Größe vorgebbare und genau definierbare Klemmkraft aufzu­ bringen, die sich gleichmäßig über die vorhandene Klemmlänge auf alle Spannstäbe verteilt. Hierbei kann der Klemmdruck so einge­ stellt werden, daß die querdruckempfindlichen Spannstäbe aus Fa­ serverbundwerkstoff nicht beschädigt werden.

Ferner hat die Erfindung den Vorteil, daß das Spannelement von der Außenseite des vorzuspannenden Bauteils sehr bequem zugäng­ lich ist, was die Einstellung der erforderlichen Klemmkraft er­ leichtert. Hierbei genügt es, wenn nur ein einziges, die Kraftübertragungsvorrichtung beaufschlagendes Spannelement vor­ gesehen ist, um die erforderliche Klemmkraft einzustellen.

Die Kraftübertragungsvorrichtung kann mindestens ein Keilplat­ tenpaar aufweisen, dessen Keilplatten von der Spannvorrichtung gegeneinander spannbar sind. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die aneinander anliegenden Keilflächen der Keilplatten mit einander gegenüberliegenden rillenförmigen Ausnehmungen versehen sind, die einen in Längsrichtung der Vorrichtung verlaufenden Kanal begrenzen, in dem als Zugelement ein Zugstab angeordnet ist, der sich mit einem Ankerkopf an der Rückenfläche der einen Keil­ platte abstützt und mittels einer Spannmutter spannbar ist, die sich über Tellerfedern an der Rückenfläche der anderen Keil­ platte abstützt.

Die mit Keilen arbeitende, mechanische Kraftübertragungsvorrich­ tung ermöglicht bei relativ kleinem Verschiebeweg der Keile eine gut definierte Einstellung der für die Verankerung der Stäbe notwendigen Querpressung, wobei die Tellerfedern den einmal ein­ gestellten Querdruck konstant aufrechterhalten.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Spannstab als Flachstab ausgebildet und zwischen Klemmplatten angeordnet ist, die flache Längsnuten haben, deren lichte Weite der Breite des Spanngliedes entspricht, wobei die Summe der Nuttiefen etwas kleiner ist als die Dicke des Spanngliedes.

Bei dieser Ausführungsform werden auch die Längskanten der Spannstäbe zum Teil von den Klemmplatten umschlossen, so daß sie auch unter Querdruck ihre Form beibehalten.

Es ist vorteilhaft, wenn die Klemmplatten an der Austrittsseite des Spanngliedes hammerkopfförmig ausgebildet sind und die äu­ ßere Stirnfläche des Hohlkörpers mit ihren Flanschteilen über­ greifen. Die Klemmplatten stützen sich dann an der äußeren Stirnfläche des Hohlkörpers ab und sind gegen Längsverschiebung gesichert, so daß sie den von den Keilplatten erzeugten, defi­ nierten Klemmdruck nicht erhöhen können.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Kraftübertragungsvorrichtung eine sich in Längsrichtung des Ver­ ankerungshohlkörpers erstreckende, aufweitbare Konushülse und einen in der Konushülse angeordneten, kegelstumpfförmigen Keil­ körper aufweisen, der von dem Zugelement durchsetzt wird. Bei Verwendung dieser Kraftübertragungsvorrichtung ist es möglich, den Innenraum des Hohlkörpers mit einem in Radialrichtung kom­ primierbaren Material zu füllen, in das die Spannstäbe eingebet­ tet sind, und das eine für die Kraftübertragung in Längsrichtung ausreichende Festigkeit besitzt. In dem komprimierbaren Material sind die Spannstäbe einer von allen Seiten auf sie einwirkenden, gleichmäßigen Querpressung ausgesetzt, die eine optimale Veran­ kerung gewährleistet. Außerdem ist es möglich, die Spannstäbe im Bereich des Verankerungshohlkörpers praktisch beliebig über den Querschnitt zu verteilen und gleichwohl sicher zu verankern. Beispielsweise können die Spannstäbe radial-symmetrisch um die dann zentral angeordnete Spannvorrichtung gruppiert werden, wo­ bei sich das Zugelement dann mit einem Ankerkopf an der innen­ liegenden Bodenplatte bzw. Quetschplatte und mit einer Spannmut­ ter unter Zwischenschaltung einer Tellerfederanordnung auf der äußeren Quetschplatte oder Stirnplatte abstützt.

Bei einer etwas anderen Ausführungsform der Erfindung können mehrere Zugelemente vorgesehen sein, die in radial-symmetrischer Anordnung außerhalb des Verankerungshohlkörpers verlaufen oder in Kanälen innerhalb eines Quetschkörpers oder eines kompakten Klemmkörpers angeordnet sind und die Spannstäbe umgeben.

Wenn der Quetschkörper aus einem relativ "weichen" Material besteht, ist es zweckmäßig, wenn die Spannstäbe von Klemm­ hülsen umgeben sind, die durch in Längsrichtung verlaufende Schlitze in mehrere Segmente unterteilt sind, die an den Spannstäben anliegen.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Klemmhülsen an der Bodenplatte abgestützt sind und die Segmente der Klemmhülsen mindestens an einem ihrer Enden miteinander verbunden sind.

Dies hat den Vorteil, daß eine sprunghafte Zunahme der Querpressung an derjenigen Stelle der Spannstäbe vermieden wird, an der diese in die Klemmhülsen eintreten. Der Maximal­ wert der Querpressung wird erst in einem gewissen Abstand vom verbundenen Ende der Klemmhülsen erreicht, was sich günstig auf die Standzeit der Verankerung auswirkt. Außerdem wird die Handhabung der Vorrichtung beim Einbau der Spannstäbe an der Verankerungsstelle wesentlich vereinfacht.

Die Spannstäbe können auch von einem Klemmkörper umschlossen sein, der aus einem Material mit einer für die Kraftüber­ tragung in Längsrichtung ausreichend hohen Festigkeit besteht und wobei der Klemmkörper auf mindestens einem Teil seiner Außenfläche von dem durch Quetschung aufweitbaren Quetsch­ körper umschlossen ist.

Eine solche Ausführungsform eignet sich besonders wenn viele Spannstäbe in eng gedrängter Anordnung verankert werden sollen. Der dann zweckmäßig blockförmige Klemmkörper kann als Vergußteil aus Epoxidharz hergestellt und durch geeignete Füll- und/oder Faserstoffe verstärkt sein. Er kann aber auch aus einem Metallblock gefertigt sein, in den von der Stirnseite am Austrittsende der Stäbe her quer zueinander verlaufende Schlitze eingesägt sind, die sich in den Achsen der die Spannstäbe aufnehmenden Längsbohrungen schneiden. Ein solcher Klemmkörper eignet sich auch in Verbindung mit solchen Ausführungsformen der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung, bei denen als Kraftübertragungsvor­ richtung gegeneinander verspannbare Keilplatten eingesetzt sind.

Für den vorerwähnten Klemmkörper und für den Quetschkörper können verschiedene Materialien verwendet werden, die in den Unteransprüchen 16 bis 20 im einzelnen angegeben sind.

Um eine besonders gute Haftung zwischen den Spannstäben und dem sie umgebenden Quetschmaterial zu erzielen, können die Spannstäbe auf ihren den Klemmkörper durchsetzenden Ab­ schnitten mit einem Mantel aus einem nachgiebigen Material, wie Blei oder Aluminium versehen sein, der einen Spalt zwischen dem Klemmkörper und dem Spannglied ausfüllt. Ferner ist es möglich, zwischen Spanngliedern mit glatter Oberfläche und den an diesen angreifenden Klemmkörpern aus festem Material eine dünne Lage aus feinkörnigem, an einem dünnen Träger haftenden, vorzugsweise einseitig auf diesen aufgebrachten Korundsplit vorzusehen. Derartige Maßnahmen zum Erhöhen des Reibungs- und Haft-Scherverbundes sind durch die deutsche Offenlegungsschrift 24 25 524 an sich bekannt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung anhand der Zeichnungen an Beispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Endverankerung eines aus Flachstäben bestehenden Spanngliedes nach der Erfindung mit einer Kraftübertragungsvorrichtung, die mit Keilplatten arbeitet, in einem Schnitt längs der vertikalen Längsmittelebene,

Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 von der Austrittsseite der Spannstäbe her gesehen,

Fig. 3 das innere Ende einer abgewandelten, der Fig. 1 analogen Endverankerung nach der Erfindung in einem Teillängsschnitt,

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer der Fig. 2 entsprechenden Dar­ stellung,

Fig. 5a eine vierte Ausführungsform der Erfindung in einer der Fig. 1 entsprechenden Schnittdarstellung,

Fig. 5b den Gegenstand der Fig. 5a in einer Stirnansicht von der Austrittsseite der Spannstäbe aus gesehen,

Fig. 6a eine fünfte, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die einen durch axiale Quetschung radial aufweitbaren Klemmkörper aufweist, in einem der Fig. 5a entsprechenden Längsschnitt etwa im Maßstab 1 : 1,

Fig. 6b eine Stirnansicht der Ausführungsform nach Fig. 6a in einer der Fig. 5b entsprechenden Darstellung,

Fig. 7a und 7b eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 6a und 6b in einem Teil­ längsschnitt und in einer Stirnansicht, und

Fig. 8a und 8b eine siebte Ausführungsform nach der Erfindung in den Fig. 7a und 7b entsprechenden Darstellungen.

Die in den Fig. 1 bis 8b dargestellten Verankerungsvor­ richtungen werden im folgenden im Bezug auf ihren Einsatz zur dauernden Endverankerung von Spanngliedern aus Faser­ verbundwerkstoffen im Spannbetonbau erläutert; sie können aber auch als bewegliche Endverankerungen dienen, beispiels­ weise in Verbindung mit üblichen Spannpressen als Ziehkopf einer Spannvorrichtung, mit denen die Spannglieder an ihrem Ende erfaßt und auf die erforderliche Vorspannung gebracht werden.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Endverankerungsvorrichtung 10 nach der Erfindung für ein Spannglied dargestellt, das aus drei flachen Spannstäben 11 bis 13 aus Glasfaserverbund­ werkstoff besteht, die in vertikalem Abstand und parallel zueinander angeordnet sind. Die Spannstäbe durchsetzen einen Verankerungshohlkörper 14 in Längsrichtung, der als Stahl­ hohlprofil mit quadratischem Innenquerschnitt von 16 cm², ausgebildet ist.

Der Verankerungshohlkörper 14 ist in einer nach außen offenen, zylindrischen Vertiefung 16 eines vorzuspannenden Betonbauteiles 17 angeordnet und stützt sich mit einem Flansch 18 an seinem äußeren Ende an der die Öffnung der Vertiefung 16 umgebenden Außenfläche 19 des Betonbauteiles 17 ab. Der zwischen dem Verankerungshohlkörper 14 und den Wänden der Vertiefung 16 vorhandene Hohlraum ist mit Beton oder einer anderen geeigneten Vergußmasse verpreßt.

Im Inneren des Hohlkörpers 14 sind die Spannstäbe 11 bis 13 zwischen Klemmkörpern angeordnet, die bei dem darge­ stellen Ausführungsbeispiel aus Klemmplatten 20 bis 23 aus Stahl oder Aluminium bestehen. Die Dicke der Klemmplatten bestimmt den vertikalen Abstand der Spannstäbe 11 bis 13, ihre Breite ist jedoch geringfügig kleiner als die lichte Weite des Hohlkörpers 14.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind vier Klemmplatten 20 bis 23 vorgesehen, die zusammen mit den flachen Spann­ stäben 11 bis 13 sandwichartig derart übereinander angeordnet sind, daß sich jeder Spannstab zwischen zwei Klemmplatten befindet. Der so gebildete Stapel liegt mit der untersten Klemmplatte 20 am unteren Querschenkel 24 des Hohlkörpers 14 an, während die oberste Klemmplatte 23 von einer Kraft­ übertragungseinrichtung 30, 31 beaufschlagt wird, die weiter unten näher erläutert wird.

Alle Klemmplatten 20 bis 23 haben an ihrem aus dem Ver­ ankerungshohlkörper 14 heraustretenden Ende seitlich überstehende Flanschteile 28, so daß jede Klemmplatte im Grundriß etwas hammerkopfförmig ausgebildet ist. Die Flanschteile 28 liegen an den Vorderseiten der vertikalen Profilschenkel 26 und 27 des Verankerungshohlkörpers 14 an, so daß die Klemmplatten 29 bis 23 nicht ins Innere des Hohlkörpers 14 hineingezogen werden können (Fig. 2).

Die oben erwähnte Kraftübertragungseinrichtung wird von zwei Keilplatten 30 und 31 gebildet, die zwischen der obersten Klemmplatte 23 und dem oberen Querschenkel 29 des Hohlkörpers 14 angeordnet sind und mit ihren schrägen Keilflächen aufeinanderliegen. Die Keilplatten 30 und 31 sind in Längsrichtung des Hohlkörpers 14 geführt und mit Hilfe einer Spannvorrichtung 32 gegeneinander verschiebbar, wobei eine in Längsrichtung des Hohlkörpers wirkende Keil­ spannkraft definierten Betrages eingestellt und weitestgehend konstant gehalten werden kann.

Die Spannvorrichtung 32 besteht aus einem Zugstab 41, an dessen hinterem Ende ein Ankerkopf 34 und an dessen vorderem, aus dem Hohlkörper 14 herausragenden Ende ein Spannkopf 33 angeordnet ist. Der Ankerkopf 34 liegt an einer das innere Ende der unteren Keilplatte 31 bildenden Rückenfläche 36 an, während sich der als Spannmutter ausgebildete Spannkopf 33 über eine oder mehrere, als Tellerfeder 37 ausgebildete Spannkraft-Übertragungsglieder gegen eine das äußere Ende der oberen Keilplatte 30 bildende Rückenfläche 38 abstützt (Fig. 1). Unter dem Spannkopf 33 und dem Anker­ kopf 34 können Unterlagsplatten 39 bzw. 40 angeordnet sein. Der als runder Stahlstab ausgebildete Zugstab 41 der Spannvorrichtung 32 ist in einem zentralen Kanal ange­ ordnet, der durch Längsnuten in den aufeinanderliegenden Keilflächen 42 und 43 der Keilplatten 30 bzw. 31 gebildet wird.

Die von der Spannvorrichtung 32 auf die Keilplatten 30 und 31 in Axialrichtung ausgeübte Verschiebekraft, deren Betrag durch die gleichzeitig bewirkte Vorspannung der Teller­ federn 37 sehr genau eingestellt und aufrechterhalten werden kann, wird von den Keilplatten 30 und 31 in eine quer zur Längsrichtung der Keile wirkende Klemmkraft umge­ setzt, die gleichmäßig über die Oberfläche der flachen Spannstäbe 11 bis 13 verteilt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist für eine reibschlüssige Verankerung der Spannstäbe 11 bis 13 zwischen den Klemmplatten 20 bis 23 und zwischen diesen und dem Verankerungshohlkörper 14 eine Klemmlänge von circa 25 cm erforderlich. Die quer­ gerichtete Klemmkraft, genauer gesagt die Klemmpressung, soll einen Wert von circa 30 bis 35 N/mm² erreichen.

Damit die Spannstäbe an der Einspannstelle sich unter Last­ einwirkung und unter der Einwirkung der Klemmkraft nicht verformen, sind die Spannstäbe 11 bis 13 sehr genau in flache Längsnuten 46 der Klemmplatten 20 bis 23 eingepaßt. Hierdurch werden die Spannstäbe 11 bis 13 nicht nur auf ihrer flachen Ober- und Unterseite, sondern auch auf dem größten Teil ihrer schmalen Längsseiten von den Klemmplatten 20 bis 23 umfaßt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten, abgewandelten Ausführungsform ist der Verankerungshohlkörper 14 auf seiner Innenseite durch eine Bodenplatte 47 verschlossen, die mit den Umfangs­ wänden verschweißt und mit Durchtrittsöffnungen 48 für die Spannstäbe versehen ist. Diese Durchtrittsöffnungen 48 haben eine lichte Weite und Höhe, die etwas größer ist als die Breite und Dicke der Spannstäbe 11 bis 13, damit diese beim Zusammenpressen des Klemmplatten-Spannstabstapels nicht beschädigt werden können. Die Klemmplatten stützen sich bei dieser Ausführungsform mit ihren hinteren Stirn­ rändern an der Bodenplatte 47 ab.

Bei der in Fig. 3 gezeigten, abgewandelten Ausführungsform können die Keilplatten 30 und 31 der Spannvorrichtung 32 ebenso ausgebildet und angeordnet sein, wie bei der Vor­ richtung nach Fig. 1. Es ist aber auch möglich, wie gestrichelt angedeutet, den Ankerkopf 34 der Spannvorrichtung 32 an der dem Beton des vorzu­ spannenden Bauteiles zugewandten Außenseite der Bodenplatte 47 abzustützen. In diesem Falle muß die zylindrische Ver­ tiefung 16 im Betonbauteil 17 etwas größer sein oder es muß im Boden der Vertiefung eine zusätzliche Ausnehmung 49 für den Ankerkopf angeordnet werden.

Die Abstützung der Klemmplatten 11 und 13 an einer Boden­ platte 47 des Hohlkörpers 14 ist dann besonders vorteilhaft, wenn eine Endverankerungsvorrichtung 50 hergestellt werden soll, bei der die Spannstäbe 51 und 52 einen quadratischen Querschnitt von circa 36 mm² haben und wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform hat der Ver­ ankerungshohlkörper 53 ein Rechteck-Hohlprofil mit vertikalen Profilschenkeln 54 und 56 und horizontalen Profilschenkeln 57 und 58. Die Spannstäbe sind in zwei Gruppen von je 10 Spannstäben 51 bzw. 52 aufgeteilt, wobei jede Gruppe zwei übereinander angeordnete Reihen von Spannstäben aufweist, die durch jeweils eine Klemmplatte 59 bzw. 62 voneinander getrennt sind. Zwischen den nebeneinander angeordneten Spannstäben 51 bzw. 52 einer Reihe befinden sich hochkant­ stehende Klemmstäbe 63, während alle vier Spannstabreihen seitlich von einer hochkantstehenden Klemmplatte 64 beauf­ schlagt werden, so daß alle Klemmstabreihen seitlich zwischen dieser hochkantstehenden Klemmplatte 64 und dem dieser Klemm­ platte gegenüberliegenden Profilschenkel 54 eingespannt sind.

Um eine reibschlüssige Verankerung der Spannstäbe 51 und 52 zu erreichen, sind zum Erzeugen der Klemmkräfte eine horizontale Krafteinleitungseinrichtung 66 und eine verti­ kale Krafteinleitungseinrichtung 67 vorgesehen, von denen jede aus zwei Keilplatten und einer Spannvorrichtung 68 bzw. 69 besteht. Mit den Spannvorrichtungen 68 und 69 kann eine definierte Keilkraft eingestellt werden, so daß auf die Spannstäbe Klemmkräfte in zwei zueinander senkrechten Richtungen ausgeübt werden.

Die in den Fig. 5a und 5b dargestellte Endverankerungs­ vorrichtung 70 eignet sich zur Verankerung von Spannstäben 71 mit beliebigem Querschnitt, insbesondere zur Verankerung von runden Spannstäben, die um die Längsachse 72 der Verankerungsvorrichtung 50 radial-symmetrisch gruppiert sind.

Die Verankerungsvorrichtung 70 hat einen an der Austritts­ seite der Spannstäbe 71 offenen und am hinteren Ende durch eine Bodenplatte 73 verschlossenen, im Querschnitt kreiszylindrischen Verankerungshohlkörper 74, der sich mit einem Ringflansch 76 an dem vorzuspannenden Beton­ bauteil 17 abstützt. In der Mitte des Verankerungshohl­ körpers 74 befindet sich die Spannvorrichtung, deren Zug­ element 77 in der Längsachse 72 des Verankerungshohlkörpers angeordnet ist und deren Ankerkopf 78 an der Außenseite der Bodenplatte des Verankerungshohlkörpers abgestützt ist. Die Kraftübertragungsvorrichtung besteht aus einer außen kreis­ zylindrischen, innen konischen Konushülse 79 und einem kegelstumpfförmigen Keilkörper 80, dessen Kegelmantelfläche dem Innenkonus der Konushülse 79 angepaßt ist und der eine axiale Längsbohrung 82 aufweist, die von dem Zugelement 77 durchsetzt wird. Auf das äußere, dickere Ende des Keil­ körpers 80 wirkt der Spannkopf 83, wobei zwischen dem vorderen Ende 86 des Keilkörpers 80 und dem Spannkopf 83 Spannkraft-Übertragungsglieder in Form von Tellerfedern 84 angeordnet sind.

Die Spannstäbe 71 mit Kreisquerschnitt sind satt in einem Klemmkörper 87 eingebettet, der den zwischen der Innenwandung des Verankerungshohlkörpers 74 und der Außenwandung der Konushülse 79 verbleibenden Raum vollständig ausfüllt.

Damit die in der Regel aus Stahl hergestellte Konushülse 79 sich radial aufweiten und quergerichtete Klemmkräfte über den Klemmkörper 87 auf die Spannstäbe 71 übertragen kann, ist die Konushülse durch Längsschlitze 88 in mehrere Segmente 89 unterteilt.

Wenn der Klemmkörper 87 aus Stahl oder Aluminium oder einem anderen sehr festen Material besteht, ist es erforderlich, auch den Klemmkörper mehrteilig auszuführen. Hierbei wird der Klemmkörper 87, wie in Fig. 5b in strichlierten Linien angedeutet, zweckmäßig in einen einstückigen Außenring 91 und einen mehrteiligen Innenring 92 unterteilt, der durch die Radialschlitze 93 in so viele Segmente 94 unterteilt wird, wie Spannstäbe vorhanden sind. Im Bereich der Ringfuge 90 zwischen Außenring und Innenring werden dann die Spannstäbe 71 in geeigneten Nuten angeordnet.

Der Klemmkörper 87, der auch aus relativ weichen Blei- oder Aluminiumlegierungen bestehen kann, damit sich seine Klemmflächen gut an die Spannstäbe 71 anschmiegen, kann auch als einstückiges Teil hergestellt werden, wenn das Material in radialer Richtung hinreichend verformbar ist, aber dennoch eine für die Kraftübertragung in Längsrichtung ausreichende Festigkeit besitzt. Ein solches geeignetes Material ist beispielsweise ein mit mineralischen Füllstoffen gefülltes und/oder mit Stahlfasern verstärktes Epoxidharz. Die Verwendung derartiger Materialien gestattet es, den Klemmkörper 87 erst am Einsatzort der Endverankerungsvor­ richtung 70 als Vergußkörper herzustellen, der erst dann gegossen wird, wenn der Verankerungshohlkörper 74 schon im zu verankernden Betonbauteil 17 einbetoniert ist.

Wenn der Klemmkörper aus gegebenenfalls verstärktem Epoxid­ harzmaterial 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 Spannstäbe 71 auch die in den Fig. 6a und 6b darge­ stellte Verankerungsvorrichtung 95 eingesetzt werden.

Bei dieser in der Fig. 6a und 6b dargestellten Verankerungs­ vorrichtung 95 ist in einem topfförmigen Verankerungshohl­ körper 74 ein Quetschkörper 96 aus einem Elastomermaterial angeordnet, der von den im Kreis um eine Spannvorrichtung 83, 84 angeordneten Spannstäben 71 durchsetzt wird. An der Außenseite des Quetschkörpers 96 befindet sich eine Quetsch­ platte 97, die im Verankerungshohlkörper 74 axial verschiebbar geführt ist und auf die der Spannkopf 83 des Zugelements 77 unter Zwischenschaltung der als Tellerfedern 84 ausgebildeten Spannkraft-Übertragungsglieder wirkt. Der durch die geeignete Materialaus­ wahl innerhalb gewisser Grenzen quetschbare Quetschkörper 96 übt auf die Spannstäbe 71 einen radial gerichteten Klemm­ druck aus, wenn er mit Hilfe der Spannvorrichtung 77, 78, 83, 97 axial unter Druck gesetzt wird. Die hierbei erzeugte, quasi-hydrostatische Druckverteilung im Quetschkörper 96 hat den Vorteil, daß auf die Spannstäbe 71 keinerlei Kräfte einwirken, die zu einer radialen Auslenkung der Spannstäbe 71 führen könnten.

Bei der in den Fig. 7a und 7b dargestellten Verankerungsvor­ richtung 100 ist für den Quetschkörper 99 ein deutlich weicheres Material, wie z. B. Polychloropren oder sulfo­ chloriertes Polyäthylen oder dgl. verwendbar, wodurch die Handhabung der Vorrichtung 100 sowie die genaue Einstellung der für die reibungsschlüssige Verankerung der Spannstäbe 71 erforderlichen Querpressung erleichtert wird.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 7a und 7b ist die bewegliche Quetschplatte 101 am inneren, eintrittsseitigen Ende des kreiszylindrischen Verankerungshohlkörpers 102 angeordnet, der an seinem äußeren Ende durch eine fest­ stehende Widerlageplatte 103 abgeschlossen ist, an der sich die Spannmutter 83 des Zugelementes 77 über Tellerfedern 84 abstützt. Die Spannstäbe 71 sind in zylindrischen Klemm­ hülsen 104 angeordnet, welche miteinander fluchtende Bohrungen 106 und 107 in der Quetschplatte 101 und in der Widerlageplatte 103 durchsetzen.

An ihrer Austrittsöffnung 107 haben die Klemmhülsen 104 einen radial abstehenden Ankerflansch 108, der an der Stirnplatte am äußeren Ende der Verankerungsvorrichtung anliegt und durch den die Spannkraft der Spannstäbe über die äußere Stirnplatte bildende Widerlagerplatte 103 in den Verankerungskörper eingetragen wird. Damit sich die Klemmhülsen 104 unter dem "hydrostatischen Druck" des Quetschkörpers 99 auf der gesamten erforderlichen Klemmlänge mit der notwendigen Querpressung an die Spannstäbe 71 anlegen können, sind die durch radiale Längsschlitze 109 in der aus der Fig. 7b ersichtlichen Weise in Segmente 110 unterteilt. Hierbei ist es jedoch günstig, wenn die einzelnen Segmente 110 am äußersten Ende 111 der Klemmhülsen 104 über schmale Stege zusammenhängen, so daß vom Eintritts­ ende der Spannstäbe 71 her gesehen, wo deren volle Zugspannung wirksam ist, die Querpressung der Spannstäbe allmählich zunimmt und erst im Inneren des Verankerungshohl­ körpers 102 ihren vollen Wert erreicht.

Bei der in den Fig. 8a und 8b dargestellten Ausführungsform der Endverankerungsvorrichtung 115 nach der Erfindung besteht der Quetschkörper 116 aus dem gleichen Material wie bei der Vorrichtung 100 nach den Fig. 7a und 7b. Um der sehr gedrängten Anordnung einer großen Anzahl von insgesamt 16 Spannstäben 117 innerhalb eines kleinen, etwa quadratischen Querschnittsbereiches Rechnung zu tragen, sind nicht einzelne Klemmhülsen, sondern ein den Raum zwischen den Spannstäben 117 und dem Quetschkörper ausfüllender kompakter Klemmkörper 118 vorgesehen, in dem die einzelnen Stäbe eingeklemmt sind. Dieser Klemmkörper kann aus einem massiven Stahl- oder Aluminiumblock gefertigt werden, der zunächst mit durchgehenden Längsbohrungen 119 zur Aufnahme der Spannstäbe 117 versehen wird, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Durchmesser der zur verwendenden runden Spannstäbe, um die Last an der Eintrittsseite der Vorrichtung 115 möglichst schonend einzutragen. Ferner sind in diesem Block von seiner einen Stirnseite her Längsschlitze 120 und 121 eingesägt, die sich in den Achsen der Längsbohrungen 119 rechtwinklig kreuzen. Die in Längsrichtung des Klemmkörpers 118 gemessene Tiefe der Längsschlitze 120 und 121 ist circa 1 bis 2 mm geringer als die Länge des Klemmkörpers, so daß dessen einzelne Teile an der gegenüberliegenden Stirnseite zusammenhängen. Hierdurch wird das Überstreifen des Klemmkörpers 118 über die Spannstäbe 117 wesentlich erleichtert.

Wie aus den Fig. 8a und 8b hervorgeht, hat die Verankerungs­ vorrichtung 115 einen kreiszylindrischen Verankerungshohl­ körper 122, der an der Eintrittsseite der Spannstäbe 117 durch eine Bodenplatte 123 verschlossen ist. Die in der Bodenplatte vorgesehenen Durchtrittsbohrungen für die Spannstäbe 117 haben einen etwas größeren Durchmesser als die Spannstäbe selbst. Der Klemmkörper 118 ist innerhalb des Verankerungshohlkörpers 122 derart angeordnet, daß er sich zusammen mit seinem zusammenhängenden Ende an der Innenfläche der Bodenplatte 123 in axialer Richtung abstützt. Eine am gegenüberliegenden Ende im Verankerungshohlkörper 122 axial verschiebbare Quetschplatte 124 hat eine an den Umfang des Klemmkörpers 118 angepaßte, zentrale Ausnehmung 126 (Fig. 8b), durch die der Klemmkörper 118 und die freien Enden der Spannstäbe hindurchgehen. Die Quetschplatte 124 ist über ein kurzes Rohrstück 127, dessen Länge etwa dem maximalen Quetschweg der Quetschplatte 124 entspricht, mit einem Ringflansch 128 verbunden.

Man erkennt aus Fig. 8a, daß die Bodenplatte 123 über den Außenumfang des Verankerungshohlkörpers 122 übersteht und dort einen Ankerflansch 129 bildet, der dem Ringflansch 128 axial gegenüberliegt.

Um den Quetschkörper 116 durch Axialverschiebung der Quetsch­ platte 124 zusammenzuquetschen, sind außerhalb des Verankerungshohlkörpers 122 zwei einander diametrial gegenüberliegende Spannvorrichtungen vorgesehen, deren Zugelemente 130 und 131 die Flansche 128 und 129 durch­ dringen und mit Spannmuttern zusammen­ gezogen werden. Hierbei wird eine definiert einstellbare Vorspannung erzielt, mit der der Quetschkörper 116 in axialer Richtung zusammengedrückt wird, der hierdurch im Klemmkörper 118 die für die reibungsschlüssige Ver­ ankerung der Spannstäbe 117 erforderliche Querpressung aus­ übt.

Wie bereits weiter oben bei der Vorrichtung nach den Fig. 6a und 6b näher erläutert, kann auch bei der Vorrichtung 115 nach Fig. 8a an Stelle eines "harten" Klemmkörpers 118 ein in geeigneter Weise verstärkter Gußkörper aus metall­ faserverstärktem Epoxidharz oder dergleichen verwendet werden, der dann zweckmäßigerweise bei abgenommener Quetschplatte 124 an Ort und Stelle gegossen wird. Zu diesem Zwecke wird die Quetschplatte 124 entlang der Spannstäbe 117 etwas in Richtung auf den an den Spannstäben 117 angreifenden, in den Zeichnungen nicht dargestellten Ziehkopf zurückgeschoben.

Sofern vorgefertigte Klemm- bzw. Quetschkörper in Verbindung mit den erläuterten Verankerungsvorrichtungen gemäß den Fig. 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 ihrer Endlage in den sie aufnehmenden Betonaussparungen geschoben werden, wo dann erst ihre Spannelemente gespannt werden.

Weitere, 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 ähnlichen, 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 Kunst­ stoff eingebetteten Kugelhaufens bereits für sich allein zu einer radialen Aufweitung desselben führen würde. Auf diese Weise können Alterungseffekte oder Temperatureinflüsse, die zu Änderungen der mittels der Quetschkörper erzeugten Querpressungen führen würden, von vornherein wirksam ausge­ schaltet 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 135 aus einem nach­ giebigen Material wie beispielsweise Blei oder Aluminium versehen sind, das durch plastische Verformung unter der angreifenden Querpressung eine gleichmäßige Ausfüllung zwischen den Spanngliedern und den Klemmkörpern vorhandener Spalte ermöglicht.

Wenn andererseits die aneinander anliegenden Oberflächen sowohl der Spannglieder wie auch der Klemmhülsen bzw. -körper sehr glatt und in ihrer Form gut aneinander angepaßt sind, kann es vorteilhaft sein, denn zwischen diese Flächen eine einseitig mit feinkörnigem Korundsplitt beschichtete Folie aus Papier oder Kunststoff angeordnet ist. Bei hin­ reichend starker Klemmung können dann die Korundkörner diese durchdringen und sowohl in die Spannglieder wie auch in die sie umschließenden Klemmhülsen bzw. Klemmkörper eindringen, wodurch die Reibung zwischen diesen Körpern erhöht und bei vorgegebener Querpressung eine bessere Verankerung der Spannglieder erzielt werden kann.

Claims (23)

1. Vorrichtung zur Endverankerung mindestens eines Spannbeton-Spannstabes aus Faserverbundwerkstoff, die einen von dem Spannstab durchsetzten Veran­ kerungshohlkörper und mindestens einen Klemmkörper aufweist, der quer zur Längsachse des Spannstabes auf dessen Außenumfang wirkt und eine reibschlüs­ sige Verbindung erzeugt und dessen Klemmkraft durch eine Kraftübertragungseinrichtung (30, 31; 66, 67; 79, 80; 73, 97; 101, 103; 123, 124) aktivierbar ist und die mindestens eine Spannvorrichtung (32; 68, 69; 77; 130, 131) aufweist, die aus einem parallel zum Spannstab (11, 12, 13; 51, 52; 71; 117) ange­ ordneten Zugelement (41; 77; 130, 131) und aus einem Ankerkopf (34; 78) und einem Spannkopf (33; 83) besteht, wobei durch den Spannkopf (33; 78) eine parallel zur Längsrichtung des Spannstabes bzw. des Hohlkörpers gerichtete einstellbare Spannkraft er­ zeugt wird, welche über ein federelastisches Über­ tragungsglied (37; 84) in die Kraftübertragungs­ vorrichtung eingeleitet wird, die diese Spannkraft in eine längs des Spannstabes gleichmäßig verteilte Klemmkraft transformiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kraftübertra­ gungsvorrichtung mindestens ein Keilplattenpaar (30, 31) aufweist, dessen Keilplatten von der Spann­ vorrichtung (32) gegeneinander spannbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die aneinander an­ liegenden Keilflächen (43, 44) der Keilplatten (30, 31) mit einander gegenüberliegenden rillenförmigen Ausnehmungen versehen sind, die einen in Längsrichtung der Vorrichtung (10) verlaufenden Kanal begrenzen, in dem als Zugelement ein Zugstab (41) angeordnet ist, der sich mit einem Ankerkopf (34) an der Rückenfläche (36) der einen Keilplatte (31) abstützt und mittels einer Spannmutter (33) spannbar ist, die sich über Tellerfedern (37) an der Rückenfläche (38) der anderen Keilplatte (30) abstützt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannstab (11 bis 13) als Flachstab ausgebildet und zwischen Klemmplatten (20 bis 23) angeordnet ist, die flache Längsnuten (46) haben, deren lichte Weite der Breite des Spannstabes (11 bis 13) entspricht, wobei die Summe der Nuttiefen etwas kleiner ist als die Dicke des Spannstabes.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet daß die Klemmplatten (20 bis 23) an der Austrittsseite des Spannstabes (11 bis 13) hammerkopfförmig ausgebildet sind und die äußere Stirnfläche des Hohlkörpers (14) mit ihren Flanschteilen (28) übergreifen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kraftübertra­ gungsvorrichtung eine sich in Längsrichtung des Verankerungshohlkörpers (74) erstreckende, auf­ weitbare Konushülse (79) und einen in der Konus­ hülse angeordneten kegelstumpfförmigen Keilkörper (80) aufweist, der von dem Zugelement (77) durch­ setzt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Klemmkörper als Quetschkörper (96) ausgebildet ist und aus einem Elastomer oder einem anderen verformbaren Material besteht, das den zwischen Spannstab (71) und Zug­ element (77) einerseits und der Innenwandung des Verankerungshohlkörpers (74) andererseits gebilde­ ten Hohlraum vollständig ausfüllt, der an seinem äußeren bzw. inneren Ende eine Widerlagerplatte (103) bzw. ein Bodenplatte (73) aufweist und der entsprechend an seinem inneren bzw. äußeren Ende durch eine verschiebbar geführte Quetschplatte (97) verschlossen ist, die von der Spannvorrichtung (77, 78, 83, 84) gegen die Widerlagerplatte bzw. Boden­ platte verspannbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ k e n n zeichnet daß der Quetschkörper (96, 99), die Bodenplatte (73) bzw. die Widerlagerplatte (103) und die Quetschplatte (97, 101) mit Durch­ trittskanälen bzw. Ein- und Austrittsöffnungen (106, 107) für die Spannstäbe (71) versehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Zugelement (77) der Spannvorrichtung im Zentrum des Verankerungshohl­ körpers (74, 102) angeordnet und die Spannstäbe (71) radial-symmetrisch um die zentrale Spannvorrich­ tung (77, 78, 83, 84) gruppiert sind und daß das Zug­ element (77) sich mit einem Ankerkopf (78) an der innenliegenden Bodenplatte (73) bzw. Quetschplatte (101) und mit einer Spannmutter (83) unter Zwi­ schenschaltung einer Tellerfederanordnung auf der äußeren Quetschplatte (97) oder Stirnplatte abstützt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zugelemente (130, 131) vorgesehen sind, die in radial-symmet­ rischer Anordnung außerhalb des Verankerungshohl­ körpers (122) verlaufen oder in Kanälen innerhalb eines Quetschkörpers (96) oder eines kompakten Klemmkörpers (118) angeordnet sind und die Spann­ stäbe (117) umgeben.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spannstäbe (71) von Klemmhülsen (104) umgeben sind, die durch in Längsrichtung verlaufende Schlitze (109) in mehrere Segmente (110) unterteilt sind, die an den Spannstäben (71) anliegen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhülsen (104) die Stirnplatte des Verankerungshohlkörpers (102) durchdringen und diese auf ihrer Außenseite mit einem radial abstehenden Ankerflansch (108) anliegen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhülsen an der Bodenplatte (123) abgestützt sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (110) der Klemmhülsen (104) mindestens an einem ihrer Enden miteinander verbunden sind.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spannstäbe (117) von einem Klemm­ körper (118) umschlossen sind, der aus einem Ma­ terial mit einer für die Kraftübertragung in Längsrichtung ausreichend hohen Festigkeit besteht, und daß der Klemmkörper (118) auf mindestens einem Teil seiner Außenfläche von dem durch Quetschung aufweitbaren Quetschkörper (116) umschlossen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmkörper (118) als ein kompakter Körper ausgebildet ist, der aus den folgenden, alternativ oder in Kombination verwendbaren Materialien besteht:

• a) mit Füllstoffen oder Fasern oder Gewebe ver­ stärkten Kunststoff, wie z. B. Epoxidharz mit mineralischem Füllstoff und/oder Stahlfaser­ verstärkung;
• b) Kunststoff mit für die Kraftübertragung in Längsrichtung ausreichender Festigkeit;
• c) Teillegierungen aus Blei- oder Aluminiumbasis, die eine geringe Härte haben;
• d) Stahl oder Aluminium,

wobei dem Klemmkörper (118) mindestens bei Verwendung der unter c) und d) genannten Materialien, erfor­ derlichenfalls bei Verwendung der unter b) genannten Materialien durch Längsschlitze (120, 121) eine für die Übertragung der Querkräfte auf die Spannstäbe (117) geeignete Gestaltung erteilt ist.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeich­ net, daß der Quetschkörper (96, 99) auf der Basis eines elastomeren Materials, wie Polychloropren, sulfochloriertes Polyäthylen oder Äthylen-VAC- Copolymeren aufgebaut ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das elastomere Material mit hohem Füllungsgrad mit Metallschrot und/oder mit mineralischen Füllstoffen verfüllt ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das elastomere Material mit einer Bewehrung aus Metallfolie oder Metallfaser oder -geweben versehen ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17 in Verbindung mit einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß in das elastomere Material Kugeln in unmittelbar aneinander anliegender Anordnung eingelagert sind.

21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 11 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstäbe (71; 117) auf ihren den Klemmkörper (118) durchsetzenden Abschnitten mit einem Mantel aus einem nachgiebigen Material, wie Blei oder Aluminium versehen sind, der einen Spalt zwischen dem Klemmkörper und dem Spannstab ausfüllt.

22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Spannstäben (11 bis 13; 51, 52; 71; 117) mit vorzugsweise glatter Oberfläche und an diesen angreifenden Klemmkörpern (20 bis 23; 59 bis 63; 87; 104; 118) aus festem Material eine dünne Lage aus feinkörnigem, an einem dünnen Träger haften­ den, vorzugsweise einseitig auf diesen aufge­ brachten Korundsplitt vorgesehen ist.