DE4437104C1 - Feste Verankerung von Spanndrahtlitzen in einem Betonbauteil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine feste Verankerung für ein Spannglied gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Vorspannung von Betonbauteilen hat sich die Spanndrahtlitze gegenüber Stahldrähten und Stahlstäben durchgesetzt. Litzenspannglieder werden in der Regel mit Keilen in einer Ankerbüchse an der Spannverankerung verankert. Um den Materialaufwand an der festen Verankerung, das ist die Verankerung an der keine Vorspannkräfte mittels einer hydraulischen Presse aufgebracht werden, zu reduzieren, sind feste Litzenverankerungen ohne Keile entwickelt worden.

Aus der DE-OS 25 57 072 ist eine feste Verankerung einer Spanndrahtlitze bekannt, bei der durch eine doppelkegelförmige Ausbauchung der Litzendrähte eine Verankerung geschaffen wird, mit der ein Teil der Vorspannkraft auf den Bauwerkbeton übertragen wird. Versuche haben gezeigt, daß durch Verbundspannungen und Reibung entlang der Einzeldrähte und durch mechanische Verankerung in den Knicken der doppelkegelförmigen Ausbauchung der Litzendrähte 60 bis 70 Prozent der Vorspannkraft verankert werden können. Am Beginn der Ausbauchung tritt beim Erreichen der Traglast eine Relativverschiebung zwischen den Litzen und dem umgebenden Beton in der Größenordnung von einem Millimeter auf.

Um mit dieser Verankerung die ganze Traglast der Spanndrahtlitze auf den Bauwerkbeton zu übertragen, wird vor der Ausbauchung eine Verbundstrecke vorgesehen, auf der ein Teil der Vorspannkraft von der Litze über Verbundspannungen auf den Bauwerkbeton abgegeben wird. Die maximalen Verbundspannungen zwischen Litze und umgebenden Beton treten bei Relativverschiebungen von weniger als einem Zehntel Millimeter auf. Bei größeren Relativverschiebungen sinken die Verbundspannungen auf einen geringeren Wert ab.

Weil die maximal aufnehmbaren Kräfte in der Ausbauchung und in der Litzenverbundstrecke bei unterschiedlichen Relativverschiebungen auftreten, wird die Verbundstrecke üblicherweise mit einer Länge ausgeführt, auf der ca. 70% der Traglast der Spanndrahtlitze über Verbundspannungen auf den Bauwerkbeton abgegeben werden. Dadurch entsteht eine feste Verankerung, bei der die Summe des Tragvermögens der Ausbauchung und der davor angeordneten Verbundstrecke deutlich über der Traglast der Spannstahllitze liegt. Die Tragfähigkeit der Ausbauchung wird bei einer derartigen Verankerung nicht ausgenutzt.

Weitere feste Verankerungen für Spannstahllitzen, die abgeänderte geometrische Ausgestaltungen der Ausbauchungen aufweisen, sind in der DE-OS 32 07 957 und in der DE-OS 27 55 454 beschrieben. Auch bei diesen Verankerungen wird ein Teil der Vorspannkraft entlang einer an die Ausbauchung anschließenden Verbundstrecke übertragen. Daß eine solche Verbundstrecke zwischen einer Entlüftung und der Ausbauchung angeordnet ist, wird im Zusammenhang mit diesem Stand der Technik als bekannt vorausgesetzt.

Wird ein Litzenbündel bestehend aus mehreren Einzellitzen mittels ausgebauchter Litzenenden verankert, müssen die Einzellitzen gespreizt werden, um eine Überbeanspruchung des Bauwerkbetons zu vermeiden und um eine ausreichende Verfüllung des durch die aufgestauchten Litzenenden geschaffenen Hohlraums mit Bauwerkbeton zu erreichen. Als Folge dieser Spreizung beansprucht die feste Verankerung eines Litzenbündels mit ausgebauchten Enden einen größeren Querschnitt als eine Keilverankerung.

Neben dem Vorteil reduzierten Materialaufwandes gegenüber einer Keilverankerung sind als Nachteile der Litzenverankerung mit ausgebauchten Enden die große Länge zur Eintragung der Vorspannkraft und der größere Querschnittsbedarf zu nennen.

Eine feste Verankerung für dicht an dicht und achsparallel angeordnete bzw. örtlich gespreizte Spanndrahtlitzen ist beschrieben in der DE-OS 37 23 534. Bei dieser Verankerung wird die Oberfläche der Litzen im Verankerungsbereich durch Strahlen mit harten Stahlkörnern aufgerauht und über eine Verbundmasse in einem an der Innenseite profilierten Stahlrohr verankert. Nachteilig bei dieser Verankerung sind der hohe Arbeitsaufwand für das Sandstrahlen der Litzen und das Profilieren des Stahlrohres sowie die große Länge des Ankerkörpers, weil nur die äußere Oberfläche der Litzen zur Übertragung der Vorspannkraft auf die Vergußmasse mittels Verbundspannungen zur Verfügung steht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine feste Verankerung für eine oder mehrere Spanndrahtlitzen zu schaffen, die gegenüber den bekannten Litzenverankerungen mit Ausbauchung eine kürzere Länge und einen kleineren Querschnitt zur Eintragung der Vorspannkraft in den Bauwerkbeton benötigt und die gegenüber dem bekannten Verfahren zur Verankerung von Spannstahllitzen mittels Vergußmasse eine größere Oberfläche der zu verankernden Litzen im Verankerungsbereich zur Übertragung der Vorspannkraft und damit eine kürzere Länge aufweist und bei der aufwendige Arbeiten wie Sandstrahlen und Profilieren eines Stahlrohres nicht erforderlich sind. Darüber hinaus soll ein besserer Korrosionsschutz für die Verankerung als bei den bekannten Ausführungen ermöglicht werden.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung dieser Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale.

Die Anordnung des ausgebauchten Litzenendes in einem Verankerungskörper mit hoher Druck- und Haftfestigkeit ermöglicht die Entwicklung von weitaus höheren Verbundspannungen an der Litzenoberfläche als bei einer Einbettung des ausgebauchten Litzenendes im Bauwerkbeton und ergibt somit eine erhöhte Tragfähgikeit der Ausbauchung.

Die Tragfähigkeit der Ausbauchung kann bei der erfindungsgemäßen Verankerung im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen zur Gänze zur Verankerung der Vorspannkraft herangezogen werden, weil durch die Anordnung der Litze in einem Kunststoffhüllrohr die Kraftübertragung von der Litze auf den Bauwerkbeton entlang der Verbundstrecke bei viel größeren Relativverschiebungen erfolgt als bei einer direkten Umhüllung der Litze auf der Verbundstrecke durch Bauwerkbeton.

Besteht ein Litzenspannglied aus mehreren Litzen, so können die ausgebauchten Enden der einzelnen Litzen in einem gemeinsamen Verankerungskörper mit hoher Druck- und Haftfestigkeit verankert werden. Wegen der hohen Druckfestigkeit des Verankerungskörpers müssen die Litzenenden nicht so weit voneinander angeordnet werden wie bei einer herkömmlichen Verankerung von ausgebauchten Litzenenden im Bauwerkbeton. Abhängig von der Festigkeit des Verankerungskörpers können die ausgebauchten Litzenenden so angeordnet werden, daß Durchdringungen der Ausbauchungen stattfinden.

Es ist vorgesehen, den Verankerungskörper aus einem gießfähigen Material, z. B. Kunststoff oder Zementmörtel, das zu hoher Druck- und Haftfestigkeit aushärtet, herzustellen. Eine Beimengung von Sand oder Stahlgranulat kann die Festigkeit des Verankerungskörpers zusätzlich erhöhen.

Zur Erhöhung der Druckfestigkeit des Verankerungskörpers und zu einer Erhöhung der Verbundspannungen zwischen der zu verankernden Litze und dem Verankerungskörper können im Verankerungskörper Armierungselemente angeordnet werden. Durch eine Umschließung der Litze mit im Verankerungskörper angeordneten Armierungselementen können Spreizkräfte aufgenommen und gleichzeitig ein räumlicher Druckspannungszustand im Verankerungskörper erzeugt werden.

Das Einfüllen der Vergußmasse in die Schalung des Verankerungskörpers und in den Zwischenraum zwischen der Litze und dem Kunststoffhüllrohr kann im Werk oder auf der Baustelle erfolgen. Denkbar ist auch der Einsatz einer verlorenen Schalung aus Kunststoff, die mit dem Kunststoffhüllrohr verbunden wird. Dadurch wird die gesamte feste Verankerung durch Kunststoff umhüllt und ist damit sehr gut gegen Korrosion geschützt und elektrisch vom Bauwerkbeton isoliert. Bei einer nur teilweisen Umhüllung des Verankerungskörpers mit einer verlorenen Kunststoffschalung ist im Vergleich zu den bekannten Ausführungen ein größerer Teil der Verankerung gegen Korrosion geschützt.

Anhand von Figuren wird der erfindungsgemäße Gegenstand beispielhaft näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer ersten erfindungsgemäßen Verankerung im eingebauten Zustand, wobei der Vergußmörtel im Bereich der Ausbauchung entfernt wurde, um die Ausbauchung zeigen zu können,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1 und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verankerung im eingebauten Zustand, wobei der Vergußmörtel im Bereich der Ausbauchungen entfernt wurde, um die Ausbauchung zeigen zu können.

Im folgenden wird zunächst auf die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen.

Ein Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verankerung, die im Bauwerkbeton 4 eingegossen ist, ist in der Fig. 1 dargestellt. Der Verankerungskörper 1 besteht aus einem Material 7, vorzugsweise aus Kunststoff oder einer Mörtelmasse, das gießbar und aushärtbar ist. In diesen Verankerungskörper 1 eingebettet ist eine Spanndrahtlitze 2 mit einer durch axiales Stauchen erzeugten Ausbauchung 3. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche 8 des zylinderförmigen Verankerungskörpers 1 von einer verlorenen Schalung 11 aus Kunststoff umgeben. Das Einfüllen des Vergußmaterials 7 in die verlorene Schalung 8 kann in einer gegenüber Fig. 1 um 90 Grad im Uhrzeigersinn gedrehten Lage auf einem Schaltisch mittels einer nicht dargestellten Injektionsöffnung erfolgen. Die verlorene Schalung 8 wird dicht mit dem Kunststoffhüllrohr 5 verbunden. Dadurch ist die feste Verankerung allseitig von einer Kunststoffhülle umgeben und somit sehr gut gegen Korrosion geschützt und außerdem vom Bauwerkbeton elektrisch isoliert. Die elektrische Isolierung des gesamten Spannglieds einschließlich der Endverankerung ermöglicht die spätere Überprüfung der Dichtigkeit der Kunststoffumhüllung. Eine dichte Kunststoffumhüllung garantiert den Korrosionsschutz des Spannglieds.

Beim Vorspannen der Litze 2 wird die Spannkraft von der festen Verankerung auf den umgebenden Bauwerkbeton abgegeben. Ein Teil der Vorspannkraft wird über Verbundspannungen entlang der Verbundstrecke 6, die zwischen der Entlüfung 15 und der Ausbauchung 3 angeordnet ist, von der Litze 2 auf das Vergußmaterial 7 übertragen. Vom Vergußmaterial 7 wird die Kraft über Verbundspannungen auf das Kunststoffhüllrohr 5 und vom Kunststoffhüllrohr 5 schließlich auf den Bauwerkbeton 4 weitergeleitet. Der verbleibende Teil der zu verankernden Kraft wird von der Ausbauchung 3 über den Verankerungskörper 1 auf den Bauwerkbeton 43 abgegeben.

Im Gegensatz zu den bekannten festen Verankerungen mit Ausbauchungen 3 mit einer direkten Kraftübertragung entlang der Verbundstrecke 6 von der Litze 2 auf den Bauwerkbeton 4 treten bei der erfindungsgemäßen Verankerung wegen des zwischengeschalteten Kunststoffhüllrohrs 5 vielfach größere Relativverschiebungen zwischen Litze 2 und Bauwerkbeton 4 auf. Diese großen Relativverschiebungen ermöglichen ein Ausnutzen der Tragfähigkeit der Ausbauchung 3. Bei den bekannten Ausführungsformen von festen Verankerungen mit Ausbauchungen kann entweder die Tragfähigkeit entlang der Verbundstrecke 6 oder die Tragfähigkeit der Ausbauchung 3 ausgenutzt werden. Ein Addieren der Tragfähigkeiten von Verbundstrecke 6 und Ausbauchung 3 ist nicht möglich, weil die Tragfähigkeit der Verbundstrecke 6 bei viel kleineren Relativverschiebungen als die Tragfähigkeit der Ausbauchung 3 erreicht wird.

In der Fig. 2 ist ein Querschnitt durch das Spannglied unmittelbar vor der Entlüfung 15 dargestellt. Die Litze 2 ist in einem Kunststoffhüllrohr 5 angeordnet. Der Zwischenraum 14 zwischen Litze 2 und Kunststoffhüllrohr 5 wird erst nach dem Vorspannen mit Injektionsmörtel verfüllt. Der in der Fig. 3 dargestellte Querschnitt ist innerhalb der Verbundstrecke 6 der Verankerung geführt. Der ursprünglich vorhandene Zwischenraum 14 ist mit Vergußmaterial 7 ausgefüllt. Das Vergußmaterial ermöglicht die Übertragung von Verbundspannungen auf das Kunststoffhüllrohr 5 und schließlich auf den Bauwerkbeton 4.

In der Fig. 4 ist ein Längsschnitt der erfindungsgemäßen Verankerung gemäß der Fig. 1 in einer abgewandelten Ausführungsform dargestellt. Im Verankerungskörper 1 ist ein Litzenbündel bestehend aus zwei Einzellitzen 2 mit Ausbauchungen 3 eingebettet. Die Vorspannkraft der beiden Litzen 2 wird im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 entlang der Verbundstrecke 6 und über die im Verankerungskörper 1 eingebetteten Ausbauchungen 3 übertragen.

Im Verankerungskörper 1 sind Armierungselemente 10 eingebettet, die bei der Kraftübertragung einen günstigen räumlichen Druckspannungszustand im Verankerungskörper 1 hervorrufen. Der Verankerungskörper 1 ist im Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 4 mit einem Einzug 9 zur besseren Kraftübertragung vom Verankerungskörper 1 auf den Bauwerkbeton 4 versehen.

Die Form der Ausbauchung 3 ist nicht beschränkt auf die in den Fig. 1 und 4 dargestellte doppelkegelförmige Ausbauchung 3. Vielmehr können mit der erfindungsgemäßen Verankerung Litzen 2 mit Ausbauchungen 3 in vielerlei geometrischen Formen verankert werden.

Bezugszeichenliste

1 Verankerungskörper
2 Spanndrahtlitze
3 Ausbauchung
4 Bauwerkbeton
5 Kunststoffhüllrohr
6 Verbundstrecke zwischen Ausbauchung (3) und Entlüfung (15)
7 Vergußmaterial
8 Oberfläche des Verankerungskörpers (1)
9 Einzug
10 Armierungselement
11 verlorene Schalung
14 Zwischenraum
15 Entlüfung

Claims (7)

1. Feste Verankerung für ein Spannglied mit nachträglichem Verbund, mit einer im Bauwerkbeton zu verankernden Spanndrahtlitze, mit einer am Ende der Litze durch axiales Stauchen erzeugten Ausbauchung auseinandergedrängter Litzenteile und mit einer zwischen der Ausbauchung und einer Entlüftung angeordneten Verbundstrecke, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbauchung (3) in einem Verankerungskörper (1) aus ausgehärtetem Vergußmaterial (7) eingebettet ist, dessen Festigkeit kleiner ist als diejenige der Litze (2) und größer ist als diejenige des Bauwerkbetons (4), daß die an die Ausbauchung (3) anschließende Verbundstrecke (6) in einem Kunststoffhüllrohr (5) angeordnet ist und daß der Zwischenraum zwischen Litze (2) und dem Kunststoffhüllrohr (5) mit dem Vergußmaterial (7) verfüllt ist.

2. Verankerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr als zwei Litzen (2) verankert sind.

3. Verankerung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine gegenseitige Durchdringung der Ausbauchungen (3) der Litzen (2) im ausgehärteten Vergußmaterial (7) stattfindet.

4. Verankerung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gießfähige und aushärtbare Material (7) des Verankerungskörpers (1) eine Mörtelmasse oder Kunststoff ist.

5. Verankerung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche (8) des Verankerungskörpers (1) mit Einzügen (9), Rippen oder Wülsten versehen ist.

6. Verankerung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Verankerungskörper (1) Armierungselemente (10) enthalten sind.

7. Verankerung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (8) oder ein Teil der Oberfläche (8) des Verankerungskörpers (1) von einer verlorenen Schalung (11) aus Kunststoff, die mit dem Kunststoffhüllrohr (5) verbunden ist, umschlossen ist.