DE3640549A1 - Endverankerung fuer ein spannglied - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Endverankerung für ein Spann­ glied mit einem oder mehreren Spannelementen aus Faser­ verbundwerkstoff, die mehrere, von einer Umhüllung umge­ bene Faserstränge aufweisen, und mit einem Ankerkörper, der die Spannelemente umschließt und die in den Spann­ elementen wirksamen Zugkräfte auf ein Bauteil überträgt.

Es ist bekannt, als Zugelemente zur Abspannung von Masten, Antennen oder Zeltdächern sowie zum Vorspannen von Bau­ konstruktionen aus Spannbeton Spannglieder zu verwenden, deren Spannelemente nicht aus hochfesten Stahldrähten oder -stäben, sondern aus einem Faserverbundwerkstoff bestehen. Diese Faserverbundwerkstoffe sind beispielsweise Bündel aus vorzugsweise unidirektional verlaufenden Glas- oder Kohlefasern, die in eine Matrix aus Kunstharz eingebettet sind, welche die Faserstränge zusammenhält und diese um­ hüllt. Spannelemente aus Faserverbundwerkstoffen haben eine sehr hohe Zugfestigkeit, welche an die Zugfestigkeit hoch­ fester Stähle heranreicht und diese sogar noch übertrifft; sie sind jedoch gegen Querpressungen außerordentlich empfindlich, so daß ihre Endverankerung Schwierigkeiten bereitet. Außerdem sind Glasfasern und gewisse Kunststoffe gegen bestimmte chemische Einflüsse nicht ausreichend wider­ standsfähig, so daß die Spannelemente aus Faserverbundwerk­ stoffen einen Schutzmantel oder eine Umhüllung benötigen, die ihre Verankerung in gewöhnlichem Zementbeton oder auch in Kunstharzmassen zusätzlich erschwert.

Um den besonderen Eigenschaften der Faserverbundwerkstoffe Rechnung zu tragen, sind Endverankerungen für Spannglieder bekannt, bei denen die Spannelemente an ihren Enden zwischen Klemmkörpern eingespannt werden (EP-OS 00 25 856). Diese Klemmkörper sind entweder Keile oder Kegelkörper aus ver­ schiedenen Stoffen, welche die Spannelemente an ihren Enden auf einem beträchtlichen Teil ihrer Länge quer zusammen­ drücken, wobei besondere Maßnahmen getroffen sind, die durch den Keildruck erzeugte Querpressung in Längsrichtung der Spannelemente so zu verteilen, daß keine Spannungsspitzen auftreten.

Um die in den Spannelementen wirksamen Zugkräfte in den Ankerkörper zu übertragen, ist es auch bekannt, Klemmhülsen zu verwenden, die an den Enden um die Spannelemente gelegt werden und sich mit radialen Flanschstücken an einer Druck­ platte abstützen, die in einem die Enden der Spannelemente umgebenden Vergußkörper zu einem höheren Querdruck auf die Spannelemente führt. Außerdem ist es bekannt, die überstehen­ den Enden von zwischen Keilplatten eingespannten Spannele­ menten abzubiegen und mit Formteilen aus Metall oder mit Preß- oder Klebmassen auf einem Ankergehäuse festzuhalten (DE-GM 75 08 587), wenn die Verankerungslänge bei dem in den zulässigen Grenzen zu haltenden Querdruck nicht aus­ reicht.

Diese bekannten Verankerungen haben alle eine bedeutende Verankerungslänge und erfordern einen erheblichen konstruk­ tiven Aufwand. Sie können auch nur fabrikmäßig hergestellt werden, so daß jedes Spannglied in den erforderlichen Ab­ messungen im Herstellerwerk angefertigt und zusammen mit den an ihm montierten Endverankerungen zur Baustelle trans­ portiert werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Endverankerung für Spannglieder mit Spannelementen aus Faserverbundwerkstoffen zu schaffen, die sehr einfach aufgebaut ist, eine zuverlässige Verankerung der Spannele­ mente gewährleistet und in einfacher Weise auch auf der Bau­ stelle montiert werden kann und die sich sowohl für Fest­ anker, für bewegliche Spannanker und auch für feste und be­ wegliche Kopplungen in gleicher Weise eignet.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß die Spannelemente an ihren zu verankernden Enden Verdickungen aufweisen, mit denen sie sich mittelbar oder unmittelbar auf dem Ankerkörper abstützen.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß Klemmkörper, welche die Spannelemente an ihrem Außenumfang erfassen und auf die­ sen Querpressungen ausüben, nicht erforderlich sind, so daß singuläre Beanspruchungen, insbesondere Schubspannungs­ spitzen, nicht auftreten können. Durch die Verdickungen werden die in den Spannelementen wirksamen Zugkräfte minde­ stens zum Teil, vorzugsweise aber vollständig unmittelbar auf den Ankerkörper abgesetzt und von diesem auf das Wider­ lager, beispielsweise den vorzuspannenden Bauteil, über­ tragen. Der Haftscherverbund zwischen der Umhüllung der Spannelemente und einer diese umgebenden Matrix spielt also allenfalls nur eine untergeordnete Rolle. Die Umhüllung der Spannelemente kann deshalb ohne Rücksicht auf ihre Haft­ fähigkeit an einem die Spannelemente umgebenden Klemmkörper­ mörtel aus Stoffen bestehen, die einen besonders wirksamen Schutz der Faserstränge gegen aggressive Chemikalien bilden.

Unter einer "Verdickung" wird ganz allgemein eine Vergröße­ rung des Durchmessers der Spannelemente an ihren Enden ver­ standen. Diese Verdickung kann in vorteilhafter Weise dadurch erzeugt sein, daß die Faserstränge der Spannelemente an den zu verankernden Enden auf einer begrenzten Länge von ihrer Umhüllung befreit und aufgefächert sind. Um diesen aufge­ fächerten Bereich genau zu begrenzen und zu verhindern, daß sich dieser aufgefächerte Bereich bei der Montage der End­ verankerungen vergrößert, ist es zweckmäßig, wenn die Faser­ stränge an der Übergangsstelle zwischen Umhüllung und auf­ gefächertem Bereich von einem Klemmring zusammengehalten werden. Dieser Klemmring kann auf der Umhüllung der unmit­ telbar daneben auf dem abgemantelten Teil der Glasfaser­ stränge sitzen.

Nach der Erfindung weist der Ankerkörper zweckmäßig eine Ankerplatte auf, welche Durchgangsöffnungen für je ein Spannelement hat und auf die sich die Verdickungen der Spannelemente abstützen. Die Ankerplatte überträgt dann die durch die Verdickungen eingeleiteten Zugkräfte unmittel­ bar auf das Widerlager oder auf ein Bauteil, auf dem sich die Endverankerung abstützt.

Zur Einleitung der Zugkräfte der Spannelemente in den Anker­ körper können mindestens die aufgefächerten Enden der Spann­ elemente in einer Matrix aus einer erhärtenden Masse einge­ bettet sein, die den Ankerkörper ausfüllt. Diese Matrix kann aus einem kalthärtenden Epoxidharz oder aus einem Tonerde­ schmelzzement als Bindemittel und aus Fasern oder Spänen aus Glas, Metall und/oder Keramik oder duroplastischen Kunst­ stoffen als Zuschlagstoffen bestehen. Die Matrix ist Stütz­ körper für die aufgefächerten Enden der Spannelemente, kann aber auch zugleich einen Haftverbund mit den Umfangsflächen der Spannelemente an ihren Enden herstellen, soweit diese in der Matrix eingebettet sind.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn jede Durchgangsöffnung in der Ankerplatte an mindestens einem ihrer Ränder, insbeson­ dere an demjenigen Rand eine Erweiterung aufweist, welcher von der Verdickung des durch die Durchgangsöffnung hindurch­ gesteckten Spannelementes abgewandt ist. Hierdurch wird ver­ mieden, daß die Spannelemente bei quer zu ihrer Längsrich­ tung auf sie einwirkenden Schwingungen von den Rändern der Ankerplatte nicht berührt werden und Brüche an diesen Stel­ len nicht auftreten können.

Um die Spannelemente im Bereich der Durchgangsöffnungen durch die Ankerplatte wirksam zu schützen, können die Spann­ elemente im Bereich der Durchgangsöffnungen der Ankerplatten auch Manschetten aus elastisch verformbarem Material tragen. Ferner ist es möglich, die Durchgangsöffnungen in der Anker­ platte auf beiden Seiten mit einer Ansenkung zu versehen und diese mit einer weichplastischen Masse oder einem Elastomer auszufüllen.

Für eine bewegliche Endverankerung, an der das Spannglied durch Ziehen an seinem Ende unter Zugspannung gesetzt wird, ist es zweckmäßig, wenn der Ankerkörper im Querschnitt ring­ förmig ist und eine mit Innengewinde versehene, zylindrische Innenwandung hat, wobei die Spannelemente Durchgangsöffnun­ gen durchsetzen, die in einer ringförmigen Ankerplatte an­ geordnet sind. Die Spannpresse oder ein anderes Spannwerk­ zeug kann dann in einfacher Weise in das Innere des Ringes eingeführt werden und hierdurch besonders leicht die ge­ wünschte Zugkraft zentrisch auf das Spannglied übertragen. Hierbei kann der Ankerkörper nicht nur ein Kreisring, son­ dern auch ein Oval- oder Rechteckring sein.

Um die in den Spannelementen wirksame, zu verankernde Zug­ kraft nicht nur über die verdickten Enden auf den Anker­ körper abzusetzen, kann der ringförmige Ankerkörper eine kegelstumpfförmige Außenwandung haben, die zusammen mit der zylindrischen Innenwandung einen sich in Richtung auf die Ankerplatte verjüngenden konischen Ringraum begrenzt, in dem die Spannelemente in der Matrix eingebettet sind. Damit der aus der Matrix bestehende Kegelstumpfring sich auch in axialer Richtung bewegen und zusätzlich eine Klemmwirkung auf die sie durchsetzenden Spannelemente ausüben kann, ist zwischen der Matrix und der Ankerplatte eine Schicht aus elastisch zusammendrückbarem Material angeordnet.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung füllt die Verdickung eines jeden Spannelementes eine konische Erweite­ rung am endseitigen Rand der Ankerplattendurchgangsöffnung aus, welche von dem Spannelement durchsetzt wird. Die Ver­ dickung kann hierbei das aufgefächerte Ende eines Spannele­ mentes sein, bei dem die einzelnen gespreizten Fasern in einer Matrix aus Kunststoff oder Tonerdeschmelzzement ein­ gebettet sind. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn die Enden der Stabelemente zu einem konischen Kopf aufgeschmol­ zen sind, der genau in die konische Erweiterung am endseiti­ gen Rand der Ankerplattendurchgangsöffnung paßt.

Die Verdickten Enden mehrerer Spannelemente können jenseits der Ankerplatte, welche von ihnen durchsetzt wird, auch zu einem homogenen Körper verbunden, beispielsweise zu einem Ring oder einer Platte verschweißt oder verschmolzen sein.

Um eine bewegliche Endverankerung mit jeder gewünschten Vor­ spannung in mehr oder weniger gedehntem Zustand auf dem Bau­ teil absetzen zu können, weist der Ankerkörper zweckmäßig einen an seinem Außenumfang in Längsrichtung verstellbaren und feststellbaren Stützring auf, mit dem sich der Anker­ körper gegen ein Bauteil od.dgl. abstützt. Dieser Stützring kann im einfachsten Fall ein Schraubring sein, der auf dem äußeren Umfang des Ankerkörpers aufgeschraubt wird und beim Herausziehen des Ankerkörpers aus dem vorzuspannenden Bau­ teil soweit niedergeschraubt wird, daß er immer an der end­ seitigen Stützfläche des Bauteiles anliegt.

Wie bereits erwähnt, sind die Verdickungen an den Enden der Spannelemente durch Wärmeeinwirkung erhältlich. Hierbei ist es möglich, nur die aufgefächerten Faserstränge am Ende ei­ nes jeden Spannelementes miteinander zu verschmelzen und hierdurch einen linsenförmigen, halbkugelförmigen oder auch konischen verdickten Kopf zu erzeugen. Es ist aber auch mög­ lich, die Verdickungen an den Enden der Spannelemente durch Aufschmelzen eines Kopfes aus Faserverbundmaterial herzu­ stellen, d.h. das Material der Matrix, mit dem die Faser­ stränge untereinander verbunden sind, in den Schmelzvorgang miteinzubeziehen oder auch zusätzliches Matrix- oder Faser­ material oder beides zur Bildung des verdickten Kopfes auf das Ende des Faserelementes aufzuschmelzen oder aufzu­ schweißen. Die Verdickungen von mindestens einigen Spann­ elementen können zugleich oder später durch Wärmeeinwirkung zu einem homogenen Körper verschweißt oder zusammengeschmol­ zen werden, wobei zusätzlich Faserverbundmaterial auf die Ankerplatte aufgebracht werden kann, um die verdickten Enden der Spannelemente jenseits der Ankerplatte zu einer Platte oder zu einem Ring zu verschweißen oder zusammenzuschmelzen. Bei der Herstellung der Endverankerung wird hierbei so vor­ gegangen, daß zunächst die zu verankernden Enden eines jeden Spannelementes einzeln durch die hierfür vorgesehenen Aus­ nehmungen in einer Ankerplatte hindurchgesteckt und auf de­ ren Rückseite mit Hilfe einer auf sie gerichteten Wärmequelle zu einer Verdickung aufgeschmolzen und noch im warmplasti­ schen Zustand an die Rückseite der Ankerplatte angelegt wer­ den. Die vorgesehenen Spannkräfte werden dann erst nach voll­ ständiger Abkühlung der Verdickungen in die Spannelemente eingeleitet.

Nach einer Ausführungsvariante können die Verdickungen auch nach ihrem Aufschmelzen noch im warmplastischen Zustand durch Zugkrafteinwirkung auf die Spannelemente in randsei­ tige Erweiterungen in den Durchgangsöffnungen der Anker­ platte soweit hineingezogen werden, daß sie diese satt aus­ füllen. Die Spannelemente liegen hierdurch vollflächig in den Durchgangsöffnungen der Ankerplatte an, so daß im Ver­ ankerungsbereich keine Spannungsspitzen auftreten können.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, nach dem Durchstecken der Spannelemente durch die Durchgangsöffnungen der Anker­ platten die Umhüllung an den Enden der Spannelemente zu ent­ fernen und nur deren Faserstränge miteinander, ggf. unter Zugabe weiteren Fasermaterials, miteinander zu verschweißen und zu Verdickungen aufzuschmelzen.

Die Wärmebehandlung zum Herstellen der Verdickungen der Spannelemente kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden. Beispielsweise ist es möglich, das Aufschmelzen der Ver­ dickungen und ggf. das gegenseitige Verschmelzen der Ver­ dickungen aller Spannelemente einer Endverankerung auf der Baustelle unter Anwendung von Laserstrahlen durchzuführen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen beheizbaren Formkörper über die durch die Ankerplatte hindurchgesteck­ ten Enden der Spannelemente zu stülpen und diese zu schmel­ zen und in hierfür vorgesehenen Ausnehmungen der Formplatte zu formen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der anschließenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert sind. Es zeigt:

Fig. 1 eine Endverankerung nach der Erfindung in Form eines festen Ankers, der im Bauwerkbeton eingebettet ist, im Längs­ schnitt,

Fig. 2, 3 und 4 drei verschieden ausgebildete Ver­ ankerungsstellen der Spannelemente der festen Verankerung nach Fig. 1 im vergrößerten Maßstab,

Fig. 5 eine Endverankerung nach der Erfin­ dung, die als beweglicher Anker aus­ gebildet ist, an den eine Spannpresse angesetzt werden kann, im Längsschnitt,

Fig. 6 eine Einzelheit der Fig. 5 in ver­ größertem Maßstab, die die Durch­ führung eines Spannelementes durch die Ankerplatte zeigt,

Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Dar­ stellung einer anderen Ausführungs­ form einer Endverankerung nach der Erfindung,

Fig. 8 eine Endverankerung von im Kreis an­ geordneten Spannelementen eines Spann­ gliedes nach der Erfindung in einer Draufsicht,

Fig. 9 die Endverankerung nach Fig. 8 in einem Diametralschnitt nach Linie IX-IX mit einem über dem Verankerungsring ange­ ordneten Formwerkzeug zum Herstellen der Verdickungen im Querschnitt,

Fig. 10 eine feste Endverankerung für Spannglie­ der mit im Querschnitt rechteckigen Spann­ elementen in einer Draufsicht vor dem Ver­ schmelzen der Spannelementenden,

Fig. 11 den Gegenstand der Fig. 10 in einem Querschnitt nach Linie XI-XI der Fig. 10,

Fig. 12 und 13 die Endverankerung nach den Fig. 10 und 11 in entsprechenden Darstellun­ gen beim Verschweißen der Spann­ elementenden zu einer Endplatte,

Fig. 14 eine andere Ausführungsform einer be­ weglichen Endverankerung nach der Er­ findung in einem Querschnitt nach Linie XIV-XIV der Fig. 15 und

Fig. 15 die bewegliche Endverankerung nach Fig. 14 in einem Längsschnitt.

In Fig. 1 ist die Endverankerung 10 eines Spanngliedes 11 mit mehreren Spannelementen 12 bezeichnet, die als "feste Verankerung" im Beton eines Bauwerkteiles 13 eingebettet ist. Die Spannelemente 12 bestehen aus Faserverbundwerk­ stoffen, nämlich aus je einem Bündel von unidirektional an­ geordneten Glasfasern oder Kohlenstoffasern, die in einer Matrix aus Kunstharz eingebettet und mit einer Umhüllung aus dem gleichen Harz oder einem anderen geeigneten Stoff versehen sind. Faserverbundwerkstoffe aus Glasfasern und ungesättigten Polyesterharzen, die für derartige Spann­ elemente geeignet sind, sind unter dem Handelsnamen Polystal bekannt.

Die Spannelemente 12 sind in einem Ankerkörper 14 verankert, der bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel von einer rechteckigen Ankerplatte 15 aus Stahlblech gebildet wird, die im Beton des Bauteiles 13 eingebettet ist. Die Ankerplatte 15 hat mehrere Durchgangsöffnungen 16, durch die das zu verankernde Ende 12 a je eines Spannelementes 12 hin­ durchgesteckt ist. Diese Durchgangsöffnungen 16 können ver­ schiedene Formen haben, von denen in den Fig. 1 bis 4 vier verschiedene Möglichkeiten dargestellt sind. Während die in Fig. 1 dargestellten Durchgangsöffnungen 16 für die beiden oberen Spannelemente einfache, zylindrische Bohrungen sind, haben die in Fig. 4 dargestellten zylindrischen Durchgangs­ öffnungen 16 an ihrem inneren Rand 17 eine kegelstumpfför­ mige Erweiterung 18.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform hat die Durch­ gangsöffnung 16 am inneren Rand eine trompetenförmige Erwei­ terung 18 und bildet eine sich zum äußeren Rand 19 hin ver­ größernde, kegelstumpfförmige Erweiterung 20, die an ihrer innenliegenden schmalsten Stelle in die sich zum inneren Rand 17 öffnende trompetenförmige Erweiterung 18 übergeht.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform hat die Durchgangsöffnung sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite der Ankerplatte 15 je eine kegelstumpfförmige Erweiterung 18 bzw. 19.

Wie aus den Fig. 1 bis 4 hervorgeht, hat jedes Spannelement 12 an seinem durch die zugehörige Durchgangsöffnung 16 hin­ durchgesteckten Ende eine Verdickung 21, die je nach Aus­ führungsform den äußeren Rand 19 der Durchgangsöffnung über­ greift und an der Außenseite 22 der Ankerplatte 15 anliegt (Fig. 2 und 4) oder die konische Durchgangsöffnung 16 min­ destens teilweise ausfüllt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Diese Verdickungen 21 werden, wie dies weiter unten noch beschrieben werden wird, auf die durch die Durchgangs­ öffnungen 16 hindurchgeschobenen Enden 12 a der Spannelemente aufgeschmolzen und zu halbkugelförmigen Köpfen (Fig. 2), kegelstumpfförmigen Pfropfen (Fig. 3) oder flachen Platten (Fig. 4) geformt, welche auf der Außenseite 22 der Anker­ platte 15 die Enden 12 a mehrerer Stabelemente 12 miteinander verbinden.

Man erkennt, daß alle Stabelemente an den Innenrändern 17 der Durchgangsöffnungen 16 nicht anliegen, so daß sie bei Schwingungen quer zur Längsachse der Stabelemente von den Innenrändern 17 nicht beansprucht werden. Zusätzlich ist bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform zwischen der Wandung der Durchgangsöffnung 16 und dem durch diese Durchgangsöffnung hindurchgesteckten Ende 12 a des Spann­ elementes 12 eine elastisch oder plastisch verformbare Masse 23 angeordnet, welche auch die konischen Erweiterun­ gen 18 und 20 vollständig ausfüllt.

Bevor die Verdickungen 21 auf die Enden 12 a der Spannele­ mente 12 aufgeschmolzen werden, können die Faserstränge im Bereich ihrer durch die Ankerplatte 15 hindurchgesteckten Enden 12 a von ihrer Umhüllung befreit und aufgefächert wer­ den. Ein solcher aufgefächerter Bereich 24 ist bei dem in Fig. 1 dargestellten obersten Spannelement angedeutet.

Um zu erreichen, daß kegelstumpfförmig ausgebildete ver­ dickungen 21 in den entsprechend geformten Durchgangsöffnun­ gen 16 der Ankerplatte vollflächig anliegen, werden diese Verdickungen 21 nach ihrem Aufschmelzen noch im warmplasti­ schen Zustand in Richtung des Pfeiles 25 in den sich nach außen öffnenden konischen Teil der Durchgangsöffnung 16 soweit hineingezogen, daß sie diesen konischen Teil satt ausfüllen. Die sich nach außen erweiternde konische Durch­ gangsöffnung 16 ist dann zugleich die Form zur Bildung der Verdickung 21 am Verankerungsende 12 a des jeweiligen Spann­ elementes 12.

Die in Fig. 4 dargestellte plattenförmige Verdickung 21, welche die Verankerungsenden 12 a von mehreren Spannelemen­ ten 12 miteinander verbindet, wird dadurch hergestellt, daß auf die Rückseite 22 der Ankerplatte 15 zusätzliches Faser­ verbundmaterial aufgebracht wird, das die gleiche Zusammen­ setzung hat wie die Spannelemente 12 und das mit deren über die Außenseite 20 vorspringenden, aufgefächerten Bereichen 24 zu einer Platte verschweißt oder zusammengeschmolzen wird. Um eine vollflächige Anlage zu erzielen, ist es zweck­ mäßig, diese plattenartige Verdickung 21 noch im warmplasti­ schen Zustand an die Rückseite 22 der Ankerplatte 15 anzu­ legen. Dies ist auch dann zweckmäßig, wenn auf jedes einzel­ ne Spannelement als Verdickung ein einzelner Kopf aufge­ schweißt oder aufgeschmolzen wird, wie dies in Fig. 2 dar­ gestellt ist.

In den Fig. 5 und 6 ist eine Endverankerung gezeigt, die einen beweglichen Spannanker hat, an dem eine Spannpresse angreifen kann, welche das Spannglied an einem Ende erfaßt und aus dem Spanngliedkanal herauszieht, um in ihm eine Zug­ spannung zu erzeugen und das zugehörige Bauteil unter Druck­ vorspannung zu setzen. Auch hier besteht das Spannglied 11 aus mehreren Spannelementen 12, die im Kreis angeordnet und mit ihren Enden 12 a in einem Ankerkörper 14 verankert sind. Der Ankerkörper 14 besteht aus einer ringförmigen Anker­ platte 15 und einer darüber angeordneten, ringförmigen Hülse 26, deren Ringraum 27 sich in Richtung auf die Ankerplatte 15 konisch verjüngt und eine zylindrische Innenwandung 28 und eine kegelstumpfförmige Außenwandung 29 aufweist. Die ringförmige Ankerplatte 15 hat mehrere, im Kreis angeord­ nete Durchgangsöffnungen 16 für die Enden 12 a der Spann­ elemente 12, die an ihrem inneren Rand 17 und ihrem äußeren Rand 19 kegelstumpfförmige Erweiterungen 18 bzw. 20 auf­ weisen. Im Bereich der Durchgangsöffnungen 16 tragen die Spannelemente 12 jeweils eine Manschette 30 aus einem elastisch verformbaren Material, beispielsweise aus einem Elastomer, die an ihren beiden Enden 30 a und 30 b trompeten­ förmig aufgeweitet ist (Fig. 6).

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, hat die ringförmige Ankerplatte 15 ein Außengewinde 31 und ein Innengewinde 32. Auf das Außen­ gewinde 31 ist eine Stützmutter 33 aufgeschraubt, mit der sich der Ankerkörper 14 auf einer Armierungsplatte 34 ab­ stützt, die im Beton eines vorzuspannenden Bauwerkteiles 13 eingelassen ist und einen in diesem Bauteil 13 ausgebildeten Spanngliedkanal 35 umgibt, in dem das Spannglied 11 angeord­ net ist. In das Innengewinde 32 der ringförmigen Ankerplatte 31 ist der Spannkopf 36 einer nicht näher dargestellten Spannpresse eingeschraubt, deren Zugstange 37 den inneren Zylinderraum 38 des Ankerkörpers 14 axial durchsetzt.

Die durch die Durchgangsöffnungen 16 hindurchgeführten Enden 12 a der Spannelemente 12 sind auf einer Länge 1 von ihrer Umhüllung befreit, so daß ihre Faserstränge 39 frei liegen. Sie sind auf dieser Länge 1 aufgefächert und bilden hier einen aufgefächerten Bereich L. An der Übergangsstelle zwischen den noch mit der Umhüllung versehenen Enden 12 a und dem aufgefächerten Bereich L trägt jedes Spannelement 12 einen Klemmring 39′, der die Fasern des aufgefächerten Berei­ ches zusammenhält. Der Klemmring kann auch mit einer Loch­ platte versehen sein, über deren Fläche eine Vielzahl von Löchern angeordnet ist, durch die die Faserstränge hindurch­ gehen und in ihrer aufgefächerten Lage gehalten werden.

In dem Ringraum 27 der Ankerhülse 26 sind die Enden 12 a der Spannelemente 12 in einer Matrix 40 aus einer erhärtenden Masse eingebettet, die den Ringraum 27 ausfüllt und an dem der Ankerplatte 15 zugewandten Ende 26 a der Hülse 26 von einer Schicht 41 aus elastisch zusammendrückbarem Material begrenzt wird. Diese Schicht 41 kann ein Elastomer-Ring sein, der von den Spannelementen durchsetzt wird, an denen die Schicht 41 dicht anliegt. Die Matrix 40, in der die Enden 12 a und ihre aufgefächerten Bereiche L sowie die Klemmringe 38 vollständig eingebettet sind, besteht aus einem kalt­ härtenden Epoxidharz als Bindemittel und Fasern oder Spänen aus Glas, Keramik oder duroplastischen Kunststoffen als Zu­ schlagstoffe. Diese Masse haftet nach ihrem Erhärten fest sowohl an der Umhüllung als auch an den aufgefächerten Faser­ strängen 36 der Spannelemente 12, so daß die in den Spann­ elementen 12 wirksame Zugkraft über die Matrix 40 und die Ankerhülse 26 unmittelbar auf den Ankerring 15 und die Stütz­ mutter 33 auf die im Bauwerkteil 13 einbetonierte Armierungs­ platte 34 abgesetzt wird.

Für die Matrix 40 kann als Bindemittel ein Tonerdeschmelz­ zement verwendet werden.

In Fig. 7 ist eine etwas andere Ausführungsform gezeigt, bei der die Enden 12 a der Spannelemente 12 unmittelbar in der ringförmigen Ankerplatte 15 verankert sind. Zu diesem Zweck hat die Ankerplatte 15 auf ihrer Außenseite 22 einen ring­ förmigen Vergußraum 42, in den die aufgefächerten Faser­ stränge 36 der Spannelemente 12 hineinragen. Die mit koni­ schen Erweiterungen 18 und 20 versehenen Durchgangsöffnungen 16 in der Ankerplatte 15 sind mit einer plastisch verform­ baren Masse 23 ausgefüllt, wie sie auch bei der Verankerung nach Fig. 2 verwendet ist. Nach dem Hindurchstecken und Auf­ fächern der Enden 12 a der Spannelemente wird in den Verguß­ raum 42 Faserverbundmaterial eingebracht und durch Wärmeein­ wirkung, beispielsweise mit einem Laserstrahl, mit dem auf­ gefächerten Bereich L der Enden 12 a der Spannelemente 12 zu einem homogenen Ringkörper 43 verschmolzen, der den Verguß­ raum 42 vollständig ausfüllt. Eine solche Verschmelzung kann auch auf der Baustelle durchgeführt werden.

Man erkennt, daß bei der Ausführungsform nach Fig. 7 der ge­ samte Ankerkörper 14 nur eine sehr geringe Baulänge hat, die nicht viel größer ist als die Dicke der Ankerplatte 15.

In den Fig. 8 und 9 ist eine Endverankerung nach der Erfin­ dung gezeigt, bei der ebenfalls eine ringförmige Ankerplatte 15 mit Außengewinde 31 verwendet ist, die sich über einen Stützring 33 auf der Stirnfläche 34 eines Bauwerkteiles 13 abstützt. Die ringförmige Ankerplatte hat Durchgangsöffnun­ gen 16 für die Spannelemente 12, deren Enden 12 a mit Ver­ dickungen 21 versehen sind, mit denen sich die Spannelemente auf der Außenfläche 22 der Ankerplatte 15 abstützen. Diese Verdickungen 21 werden dadurch hergestellt, daß die über die Außenfläche 22 der Ankerplatte 15 vorstehenden Enden der Spannelemente 12 von einer Heizplatte 45 zu halbkugelförmi­ gen Köpfen geformt werden. Die Heizplatte 45 hat ebenfalls ringförmige Gestalt und ist an den Stellen der Durchgangs­ öffnungen 16 mit halbkugelförmigen Ausnehmungen 46 versehen, in die die Enden der Spannelemente eintreten und durch Er­ wärmung zu halbkugelförmigen Köpfen umgeformt werden. Die Heizplatte 45 wird zweckmäßig elektrisch beheizt, wobei Temperatur und Heizdauer automatisch steuerbar sind.

In den Fig. 10 bis 13 ist eine Endverankerung für im Quer­ schnitt rechteckige Spannelemente aus Faserverbundwerk­ stoffen dargestellt. Die Spannelemente 12 sind mit ihren Enden 12 a durch rechteckige Durchgangsöffnungen 16 in einer im Grundriß quadratischen Ankerplatte 15 hindurchgeführt und in einem Vergußraum 42 aufgefächert. In diesem Verguß­ raum 42 sind die durch Auffächerung erzeugten Verdickungen 21 der Spannelemente 12 mit dem eingebrachten Faserverbund­ material zu einer etwa quadratischen Platte 47 verschmol­ zen. Diese Ausführungsform eignet sich besonders als feste Endverankerung, die sich an der Außenfläche 34 eines Bau­ werkteiles 13 abstützt. Zum Aufschmelzen kann beispielsweise ein Laserstrahl oder eine andere geeignete Wärmequelle ver­ wendet werden, die in Fig. 13 nur schematisch dargestellt und mit 48 bezeichnet ist.

In den Fig. 14 und 15 ist eine bewegliche Endverankerung nach der Erfindung gezeigt, bei der die Spannelemente 12 an ihren zu verankernden Enden 12 a mit aufgeschmolzenen Ver­ dickungen 21 versehen und mit diesen zusammen in einer Matrix 40 aus kalthärtendem Epoxidharz mit Metallspänen und Glasfasern eingebettet sind, die sich in einem koni­ schen Trichter 49 befinden. Der konische Trichter 49 hat an seinem äußeren Ende einen zylindrischen Teil 50 mit Außen­ gewinde 51, auf das eine Stützmutter 33 aufgeschraubt ist. Außerdem ist auf dem oberen Rand des zylindrischen Teiles 50 des Verankerungstrichters 49 eine Spannhaube 52 aufge­ schraubt, die zu einer hier nicht näher dargestellten Spann­ presse gehört, mit der das Spannglied 11 unter Zugspannung gesetzt werden kann. Hierbei stützen sich die Spannelemente 12 mit ihren verdickten Enden 21 auf dem Matrixkörper ab, der hierdurch in Längsrichtung der Spannelemente 12 ver­ schoben und in dem Verankerungstrichter 49 seitlich zusam­ mengepreßt wird, wodurch zusätzlich Klemmkräfte auf die Spannelemente ausgeübt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschrie­ benen Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind mehrere Änderungen und Ergänzungen möglich, ohne den Rahmen der Er­ findung zu verlassen. Beispielsweise können auch bei der ringförmigen Ankerplatte nach den Fig. 8 und 9 die Durch­ gangsöffnungen konisch oder an ihren Rändern ausgerundet ausgebildet sein, und es ist auch möglich, Innengewinde oder Vertiefungen in seiner Öffnung anzubringen, in die der Spannkopf einer Spannpresse einfassen kann. Ferner können die Verdickungen an den Enden der Spannelemente noch andere Kopfformen haben und entweder nur durch Ver­ schmelzen der Faserstränge oder durch Verschmelzen des Ver­ bundmaterials hergestellt werden, aus denen die Spannele­ mente bestehen. In jedem Falle wird es günstig sein, Kopf­ formen zu wählen, die allmählich in die Stabform übergehen, wie dies beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist, um Scher­ beanspruchungen im Kopfbereich zu vermeiden. Wenn die über die Ankerplatte vorstehenden Enden mehrerer Stabelemente zu einem homogenen Körper miteinander verschmolzen werden, ist es zweckmäßig, die Faserstränge an diesen Enden aufzu­ fächern. Es ist aber auch möglich, die Enden der Stabele­ mente kreuzweise einzuschneiden oder sie auch ohne Auf­ fächerung miteinander und ggf. mit zusätzlichem Faser­ verbundmaterial zu verschweißen. Zum Verschweißen oder Aufschmelzen der Faserverbundstäbe können verschiedene Wärmequellen verwendet werden, insbesondere auch solche, welche nicht nur zu einer Verdickung der Faserstabenden führen, sondern diese auch in einer bestimmten, gewünsch­ ten Weise formen. Hierzu kann auch eine induktive Beheizung der verwendeten Formschweißmatrizen zweckmäßig sein.

Claims (22)

1. Endverankerung für ein Spannglied mit einem oder mehre­ ren Spannelementen aus Faserverbundwerkstoff, die meh­ rere, von einer Umhüllung umgebene Faserstränge auf­ weisen, und mit einem Ankerkörper, der die Spannelemente umschließt und die in den Spannelementen wirksamen Zug­ kräfte auf ein Bauteil überträgt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spannelemente (12) an ihren zu verankernden Enden (12 a) Verdickungen (21, 36) aufweisen, mit denen sie sich mittelbar oder unmit­ telbar auf dem Ankerkörper (14, 26) abstützen.

2. Endverankerung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Faserstränge (36) der Spannelemente (12) an den zu verankernden Enden (12 a) auf einer begrenzten Länge (1) von ihrer Umhül­ lung befreit und aufgefächert sind.

3. Endverankerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstränge (36) an der Übergangsstelle (39) zwischen Umhüllung und auf­ gefächertem Bereich (L) von einem Klemmring (38) zusam­ mengehalten werden.

4. Endverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der An­ kerkörper (14, 26) eine Ankerplatte (15) aufweist, die Durchgangsöffnungen (16) für je ein Spannelement (12) hat und auf der sich die Verdickungen (21) der Spann­ elemente (12) abstützen.

5. Endverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß minde­ stens die aufgefächerten Enden (12 a) der Spannelemente (12) in einer Matrix (40) aus einer erhärtenden Masse eingebettet sind, die den Ankerkörper (26) ausfüllt.

6. Endverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Matrix (40) aus einem kalthärtenden Epoxidharz oder Tonerde­ schmelzzement sowie Fasern oder Spänen aus Glas, Metall und/oder Keramik oder duroplastischen Kunststoffen be­ steht.

7. Endverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß jede Durchgangsöffnung (16) in der Ankerplatte (15) an min­ destens einem ihrer Ränder (17, 19) eine Erweiterung (18, 20) aufweist.

8. Endverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Spann­ elemente (12) im Bereich der Durchgangsöffnungen (16) der Ankerplatten (15) Manschetten (30) aus elastisch verform­ barem Material tragen.

9. Endverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Anker­ körper (26, 15) im Querschnitt ringförmig ist und eine mit Innengewinde (32) versehene, zylindrische Innen­ wandung hat und daß die Spannelemente (12) Durchgangs­ öffnungen (16) durchsetzen, die in einer ringförmigen Ankerplatte (15) angeordnet sind.

10. Endverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß der ring­ förmige Ankerkörper (26) eine kegelstumpfförmige Außen­ wandung (29) hat, die zusammen mit der zylindrischen Innenwandung (28) einen sich in Richtung auf die Anker­ platte (15) verjüngenden konischen Ringraum (27) be­ grenzt, in dem die Spannelemente (12) in der Matrix (40) eingebettet sind, und daß zwischen der Matrix (40) und der Ankerplatte (15) eine Schicht (41) aus elastisch zu­ sammendrückbarem Material angeordnet ist.

11. Endverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ver­ dickung (21) eines jeden Spannelements (12) eine koni­ sche Erweiterung (20) am endseitigen Rand (19) der Ankerplatten-Durchgangsöffnung (16) ausfüllt, welche von dem Spannelement (12) durchsetzt wird.

12. Endverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die ver­ dickten Enden (21 bzw. 39) mehrerer Spannelemente (12) jenseits der Ankerplatte (15), welche von ihnen durch­ setzt wird, zu einem homogenen Körper (43 bzw. 47) ver­ bunden sind.

13. Endverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der Anker­ körper (15) einen an seinem Außenumfang in Längsrichtung verstellbaren und feststellbaren Stützring (33) aufweist, mit dem sich der Ankerkörper (15) gegen ein Bauteil (34, 13) od.dgl. abstützt.

14. Endverankerung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Verdickungen (21) an den Enden (12 a) der Spann­ elemente (12) durch Wärmeeinwirkung erhältlich sind.

15. Endverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ver­ dickungen (21) an den Enden (12 a) der Spannelemente (12) durch Verschmelzen der aufgefächerten Faserstränge (36) erhältlich sind.

16. Endverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ver­ dickungen (21) an den Enden (12 a) der Spannelemente (12) durch Schmelzen der Enden zu einem Kopf aus Faserverbund­ material hergestellt sind.

17. Endverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ver­ dickungen (21) von mindestens einigen Spannelementen (12) durch Wärmeeinwirkung zu einem homogenen Körper (43 bzw. 47) verschweißt oder zusammengeschmolzen sind.

18. Endverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ver­ dickungen (21 bzw. 36) der Spannelemente (12) mit auf die Ankerplatte (15) zusätzlich aufgebrachtem Faserver­ bundmaterial zu einem Kopf, einer Platte (47) oder zu einem Ring (43) verschweißt oder zusammengeschmolzen sind.

19. Verfahren zum Herstellen einer Endverankerung für ein Spannglied mit Spannelementen aus Faserverbundwerkstof­ fen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verankernden Enden (12 a) eines jeden Spannele­ ments (12) einzeln durch hierfür vorgesehene Ausnehmun­ gen (16) in einer Ankerplatte (15) hindurchgesteckt und auf deren Rückseite (22) mit Hilfe einer auf sie gerich­ teten Wärmequelle (48) zu einer Verdickung (21) auf­ geschmolzen und noch im warmplastischen Zustand an die Rückseite (22) der Ankerplatte (15) angelegt werden, und daß die vorgesehenen Spannkräfte erst nach vollständiger Abkühlung der Verdickungen (21) in die Spannelemente (12) eingeleitet werden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verdickungen (21) nach ihrem Aufschmelzen noch im warmplastischen Zustand durch Zug­ krafteinwirkung auf die Spannelemente (12) in randseitige Erweiterungen (20) in den Durchgangsöffnungen (16) der Ankerplatte (15) soweit hineingezogen werden, daß sie diese satt ausfüllen.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Durchstecken der Spannelemente (12) durch die Durchgangsöffnungen (16) der Ankerplatten (15) die Umhüllung an den Enden der Spannelemente (12) entfernt und nur deren Faserstrange (36), ggf. unter Zugabe weiteren Fasermaterials, mit­ einander verschweißt und zu Verdickungen (21) aufge­ schmolzen werden.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, da­ durch gekennzeichnet, daß das Auf­ schmelzen der Verdickungen und ggf. das gegenseitige Verschmelzen der Verdickungen aller Spannelemente einer Endverankerung auf der Baustelle unter Anwendung von Laserstrahlen durchgeführt wird.