DE3438355C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Keilverankerung für Spanndraht­ litzen.

Zur Verankerung von Spanngliedern aus Spanndrahtlitzen werden praktisch ausschließlich Keilverankerungen verwendet, die Ringsegmentkeile aufweisen, deren Innenseite gezahnt und gehärtet ist (z. B. DE-OS 27 20 788). Die relativ harten Zahnspitzen graben sich daher beim Vorspannen in den Spann­ draht ein und bewirken einen Reibungs- und Formschluß zwischen Spanndrahtlitze und den Ankerkeilen.

Bei der hier vorgesehenen Verwendung der Keilverankerung zum Vorspannen von Spannbetonbauteilen, die sehr tiefen Temperaturen ausgesetzt sind, zum Beispiel aus denen Tanks zur Speicherung von Flüssiggas errichtet werden, treten jedoch an den Verankerungen wegen der hohen Kerbempfind­ lichkeit des Spanndrahtlitzenmaterials bei sehr niedrigen Temperaturen Probleme auf, obwohl eine Reihe von Spann­ stählen zur Verfügung stehen, die auf der freien Länge auch bei kryogenen Temperaturen ausreichende Zähigkeits­ eigenschaften aufweisen. Diese Kerbempfindlichkeit kann bei sehr tiefen Temperaturen zu einem vorzeitigen Bruch des Spannstahls führen. Der Bruch tritt im Verankerungs­ bereich dabei in der Regel ohne plastische Verformung des Spannstahls in der freien Länge auf. Damit ist die Sicherheitsforderung an ein vorgespanntes Bauwerk nicht erfüllt, nach der im rechnerischen Bruchzustand eine ausreichende Gesamtdehnung des Spannstahls vorliegen soll. Diese Forderung nach einem plastischen Dehnungsanteil kann nur erfüllt werden, wenn bei kryogenen Temperaturen des Spannstahls dessen Streckgrenze deutlich überschritten wird.

Bei sehr tiefen Temperaturen ergibt sich eine weitere Schwierigkeit aus dem Aufbau der zu verankernden Spann­ drahtlitzen. Diese bestehen üblicherweise aus sechs Außen­ drähten und einem Kerndraht. Die Außendrähte stehen im Verankerungsbereich in unmittelbarem Kontakt mit den Anker­ keilen, während der Kerndraht nur durch Reibungsschluß mit den Außendrähten gehalten wird. Dabei wird die Querpressung linienförmig von den Außendrähten auf den Kerndraht über­ tragen. Bei Raumtemperatur unter hoher Zugbelastung der Litze und entsprechend großer Querpressung verformen sich die Spanndrähte und vergrößern die Kontaktflächen. Infolge der Kaltverfestigung bei sehr niedrigen Temperaturen treten diese sonst bei Raumtemperatur und unter hoher Zugbelastung der Spanndrahtlitze auftretenden Verformungen der Spann­ drähte, welche die Kontaktflächen vergrößern, nicht mehr oder nur in geringerem Umfang auf. Als Folge davon rutscht der Kerndraht vorzeitig und entzieht sich der Mitwirkung bei der Kraftaufnahme. Rutscht der Kerndraht vollständig oder fast vollständig aus dem Keil, so versagt die Ver­ ankerung schlagartig. Fängt sich der Kerndraht innerhalb des Keiles wieder, so werden die Außendrähte überbeansprucht und brechen vorzeitig.

Zum Stand der Technik gehören Keilverankerungen, bei denen die Querpressung (Klemmkraft) und damit die Eindringtiefe der Zähne von den dünnen Enden der Ringsegmentkeile bzw. von der Keilspitze her allmählich wachsen soll. So wird in einer bekannten Keilverankerung die von den Keilspitzen her anwachsende Klemmkraft dadurch erzeugt, daß Endteile an den dünnen Enden der Ringsegmentkeile nicht an der Wand des Keilträgers anliegen (DE-OS 27 20 788).

Um generell ein "weicheres" Einspannen eines Spanngliedes einer Keilverankerung zu erreichen, gehört es auch zum Stand der Technik, die Griffigkeit der am Spannglied an­ liegenden Innenfläche der Ankerkeile zum kleineren Keilende hin zu verringern (DE-OS 23 57 819). Dies kann speziell dadurch erfolgen, daß Höhe und Form von auf der Innenfläche der Ankerkeile ausgeformten Eingriffsvorsprüngen zum dünnere Keilende hin verringert werden. Die Eingriffsvorsprünge sind konkret gewindeförmig verlaufende Sägezähne, deren Zahn­ teilung sich von dem dickeren Keilende zu dem jüngeren Keil­ ende hin kontinuierlich verringert. Diese Eingriffsvorsprüng dürften daher nur mit größerem Aufwand herstellbar sein.

All diese bekannten Keilverankerungen sind jedoch nicht im Hinblick auf die besonderen Erfordernisse ausgebildet, die bei kryogenen Temperaturen ausgesetzten Verankerungen zu beachten sind.

Der Erfindung Liegt die Aufgabe zu Grunde, eine fertigungs­ günstig herstellbare Keilverankerung Gattung zu schaffen, bei der die Spanndrahtlitze unter Belastung bei kryogenen Temperaturen vor dem Bruchzustand eine deutliche plastische Dehnung aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Mittel des Anspruchs 1 gelöst.

Ein wesentliches Merkmal dieser Keilverankerung ist die besondere Formgebung der Zahnung mit konstanter Zahnteilung in dem angegebenen Dimensionierungsbereich und mit dem definierten Verlauf der Anfasung, die in Verbindung mit der vorgeschlagenen wirksamen Klemmlänge ein sicheres Halten des Kerndrahtes ohne erhebliche Einkerbungen der Außendrähte unter der erforderlichen Querpressung bei der vorgesehenen Verwendung bei sehr niedrigen Temperaturen gewährleistet. Gleichwohl läßt sich diese keilverankerung fertigungsgünstig herstellen, da die Zahnung mit gleich­ bleibender Zahnteilung über der Keillänge ausgeformt wird und weil die Gesamtlänge der Keilverankerung nicht zu groß ist.

Die Anfasung der Zahnung verläuft zu der Längsachse unter einem Winkel von 4° bis 6°.

Damit wird erreicht, daß auch bei kryogenen Temperaturen die Außendrähte der Spanndrantlitze nur in dem Maße gekerbt werden, als die durch die Spanndrahtlitze in die Keilver­ ankerung eingeleitete Spannung abgebaut wird. Die Verankerung ist wegen der relativ kurzen Keillänge wirtschaftlich herzustellen.

Durch die im Anspruch 1 angegebene Relation des Neigungs­ winkels in dem Keilaufnahmeloch zu dem Neigungswinkel auf dem Rücken der Ankerkeile wird verhindert, daß infolge Fertigungstoleranzen die Querpressung an der Keilspitze am größten wird, wo die Litze noch die volle Spannkraft führt. Die größeren Einbißtiefen in den Spanndraht sind erst dort vorge­ sehen, wo die Spannkraft bereits zu einem Teil von der Spanndrahtlitze abgeleitet ist. Eine größere Neigungs­ differenz als in dem Anspruch 1 vorgesehen, hat sich jedoch als unzweckmäßig herausgestellt, da sie planmäßig eine unterschiedliche Querpressung über die Klemmlänge ergeben würde. Dadurch wäre der Kerndraht der Spanndrahtlitze nicht, wie erfindungsgemäß angestrebt, im Verankerungsbereich gleich mäßig stark geklemmt, und der Bereich der Keilspitze könnte zur Verankerung des kerndrahtes weitgehend unwirksam werden, um so mehr, als sich die Drähte der Spanndrahtlitze bei kryogenen Temperaturen nur in sehr geringem Umfange ver­ formen.

Durch die fertigungsgünstige Ausbildung der Keilverankerung mit den in Anspruch 2 angegebenen, ohne zusätzliche Fertigungsmaßnahmen erzielbaren Oberflächenrauhigkeiten der Keilaufnahmelöcher und der Rücken der Ankerkeile wird der bei kryogenen Temperaturen besonders störenden Tendenz entgegengewirkt, daß die Keile ruckartig in die Keilauf­ nahmelöcher eingezogen werden. Durch diesen ruckartigen Einzug könnten Litzendrähte überbeansprucht werden und vor­ zeitig brechen. - Das ruckartige Einziehen der Keile bei kryogenen Temperaturen kann darauf zurückgeführt werden, daß infolge Materialverfestigung die Unebenheiten der Keilauf­ nahmelöcher durch die härteren Keilrücken nicht mehr in dem gewünschten Maße eingeebnet werden. Durch die angegebene Dimensionierung der Oberflächenrauhigkeiten, die somit für das Keilaufnahmeloch und die Rücken der Ankerkeile ungefähr gleich sind, tritt - wie sich gezeigt hat - ein gleich­ mäßiger Schlupf oder Einzug der Keile auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit drei Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Keilverankerung im Längsschnitt,

Fig. 2 eine Ansicht auf die Keilverankerung aus der Richtung X in Fig. 1, jedoch ohne Ankerplatte, und

Fig. 3 ein Teil des Keilaufnahmeloches und die Keilspitze in großerem Maßstab im Längsschnitt. Die Zahnteilung ist in dieser Figur nicht maßstäblich dar­ gestellt.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Spanndrahtlitze bezeichnet, die, wie aus Fig. 2 hervorgeht, aus einem Kerndraht 2 mit einem Durchmesser 6 sowie sechs Außendrähten 3 besteht. Die Spanndrahtlitze soll durch drei als Rundkeilsegmente ausgebildete Ankerkeile 4 in ein Keilaufnahmeloch 7 einer als Ankerkörper dienenden Anker­ platte 7a eingeklemmt werden.

In Fig. 1 ist die wirksame Klemmlänge mit dem Doppelpfeil 11 eingezeichnet.

Die wirksame Klemmlänge ist die Länge, bei der die Zähne voll ausgebildet sind. Die Klemmlänge 11 beträgt mindestens das 2,8-fache des Litzendurchmessers 5, aus wirtschaftlichen Gründen jedoch nicht mehr als das 4,5-fache des Litzen­ durchmessers.

Die übrigen Dimensionierungsverhältnisse gehen am besten aus Fig. 3 hervor. Hierin ist an einer Innenfläche eines Ankerkeils 4 eine Zahnung dargestellt, deren Zahnteilung konstant ist und mit 8 bezeichnet ist, während die maxi­ male Zahntiefe das Bezugszeichen 14 trägt. Die Zahnung er­ streckt sich mit der maximalen Zahntiefe 14 weiter bis zu dem in Fig. 3 nicht dargestellten Ende der Ankerkeile 4. Die Zahnteilung erstreckt sich somit fortlaufend zu den Keilspitzen 4a und verschwindet lediglich an jener Stelle infolge einer Anfasung 12.

Unabhängig von den dargestellten maßstäblichen Verhältnissen beträgt die Zahnteilung, bezogen auf den Litzendurchmesser 5 zwischen 1 : 20 bis 1 : 30 oder, bezogen auf den Einzel­ drahtdurchmesser, zwischen 1 : 6,5 und 1 : 10.

Die Tiefe der Anfasung bei dem Bezugszeichen 13, d. h. an der Keilspitze 4a, ist gleich der maximalen Zahntiefe 14. Der Winkel 13 der Anfasung liegt in dem Bereich zwischen 4° bis 6°.

In Fig. 3 sind weiterhin ein Neigungswinkel 9 eines Keil­ rückens 15 sowie ein Neigungswinkel 10 des Keilaufnahme­ loches 7 dargestellt.

Der Neigungswinkel 9 der Keilrücken soll dabei ca. 0,2° bis 0,3° größer als die Neigung 10 der keilaufnahmelöcher sein.

Zur Vermeidung eines ruckartigen Einziehens sind die Keil­ aufnahmelöcher 7 relativ glatt mit mindestens der ISO- Rauhigkeitsklasse N₈ (R_a 3,2 µm) und die Oberflächen­ rauhigkeit der Keilrücken 15 mit mindestens der ISO-Klasse N₆ (R_a 0,8 µm) gefertigt, was auch für die Mittenrauhigkeits­ werte von R_a 0,8 µm noch ohne aufwendige Fertigungsmaßnahmen möglich ist. Größere Abweichungen der Oberflächenrauhigkeite in dem Keilaufnahmeloch einerseits und auf den Keilrücken andererseits sollen vermieden werden.

Claims (2)

1. Keilverankerung für Spanndrahtlitzen, mit in einem konischen Keilaufnahmeloch eines Keilträgers anliegenden Ankerkeilen, deren Innenseite eine Zahnung mit über die Keillänge konstant gehaltener Zahnteilung und im Bereich der Keil­ spitze verminderter Tiefe aufweist, wobei die Zahnung an der Keilspitze (4a) mit einer Anfasung versehen ist, die zu der Längsachse unter einem Winkel (13) von 4° bis 6° verläuft und die an der Keilspitze gleich einer maximalen Zahntiefe (14) ist, und wobei die wirksame Klemmlänge (11) jedes Ankerkeiles (4) das 2,8 bis 4,5fache des Litzendurch­ messers (5) und die Zahnteilung (8) der Zahnung bezogen auf den Litzendurchmesser zwischen 1 : 20 und 1: 30 betragen, und wobei die Neigung (9) der Keilrücken (15) etwa 0,2° bis 0,3° größer als die Neigung (10) des Keilaufnahmeloches (7) ist.

2. Keilverankerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenrauhigkeit (Mittenrauhigkeitswert) der Keilaufnahmelöcher (7) höchstens R_a = 3,2 µm (ISO-Rauhig­ keitsklasse N₈) und die Oberflächenrauhigkeit (Mittenrau­ higkeitswert) an Rücken (15) der Ankerkeile höchstens R_a = 0,8 µm (ISO-Rauhigkeitsklasse N₆) beträgt.