DE69007934T2

DE69007934T2 - Verankerung für Spannglied und Verfahren zu seiner Herstellung.

Info

Publication number: DE69007934T2
Application number: DE1990607934
Authority: DE
Inventors: Javier Garcia Mansilla Ripoll
Original assignee: Trabajos Tecnicos S A Centro
Current assignee: Trabajos Tecnicos S A Centro
Priority date: 1989-11-03
Filing date: 1990-11-02
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2010-11-03
Also published as: EP0428304A1; GB8924896D0; DE69007934D1; ES2055343T3; EP0428304B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verankerungen für verstärkende Spannglieder für Strukturen, z.B. Beton- oder Metallstrukturen mit inneren und äußeren Spanngliedern, sowie für andere Kunstbauten mit Süitzen, die aus verstarkenden Spanngliedern bestehen. Die Erfindung betrifft auch eine verstärkte Struktur einschließlich ein verstärkendes Spannglied und zumindest eine Verankerung dafür.
Ein verstärkendes Spannglied in einer verstärkten Struktur, z.B. einer Betonstruktur, umfaßt ein oder mehrere Spannungselemente, die üblicherweise aus Stahl bestehen und heutzutage üblicherweise die Form einer Trosse, d.h. eines Multifaser-Stahldrahtes, aufweisen. Das Element oder die Elemente werden nach dem Anspannen an jedem Ende in einer Verankerung verankert. An zumindest einem Ende gibt es eine "wandernde" Verankerung, an der eine Spannvorrichtung angebracht wurde, um das Element oder die Elemente anzuspannen und an der die Spannungslemente mittels einer Verankerungsvorrichtung, z.B. eines gespaltenen konischen Keils, in einer konischen Befestigungsfläche in einem Verankerungskörper, z.B. einer Platte, aufgenommen sind. Die Verankerungsplatte liegt direkt oder indirekt auf der verstärkten Struktur auf. Neben der Verankerungsplatte können das Element oder die Elemente innerhalb eines starren Rohrs oder Trichters angeordnet sein, und sie sind üblicherweise entlang ihrer gesamten Länge in der verstärkten Struktur, oder wenn sie sich im Falle eines äußeren Spanngliedes durch die Luft erstrecken, von einer Hülle umgeben.
In letzter Zeit ist ein Verfahren zum Füllen des starren Rohrs oder Trichters neben dem Verankerungskörper mit Epoxyharz entwickelt worden, das in situ erhärtet, um eine starre Bindung zwischen dem Element oder den Elementen und dem Rohr oder Trichter zu bilden. Beim Erhärten überträgt das Epoxy einiges der Spannung der Elemente auf die Struktur, wodurch die Verankerungskeile von einem Teil der aufgebrachten Spannung entlastet werden. Diese Entlastung ist besonders wichtig, wenn die Last zyklischen Variationen ausgesetzt ist, z.B. in einer Brücke. In GB-A-2.095.302 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem ein aushärtendes Epoxymaterial mit niedriger Viskosität zuerst in den Trichter an der Verankerung eingefuhrt wird und danach Aggregatteilchen beigegeben werden, um als Füller zu wirken. GB-A-2.148.351 beschreibt weitere Füllverfahren, darunter das Nach-Oben-Schicken des Epoxy durch eine durch die Verankerungsplatte in den Trichter mündende Röhre, wo das Epoxy den Raum um die Spannelemente füllt. Es wird erwähnt, daß das flüssige Epoxy durch die die Elemente aufnehmenden Bohrungen und die konischen Keile zurückfließen kann. Um ein Entweichen von Epoxy auf diese Weise zu verhindern, wird an der Außenseite der Verankerungsplatte eine Gummischicht angebracht.
US-A-4.619.088 beschreibt das Injizieren von Epoxy durch die Bohrungen, welche die konischen Keile aufnehmen, die die Spannelemente erfassen, sodaß das Einpreßmaterial, z.B. Epoxy, in eine das Spannelement eng umgebende Röhre eingeführt wird, um das Element an der Röhre zu verankern. Diese Röhre dient als Hilfselement zur Übertragung von Spannung vom Spannelement zur Verankerungsplatte. Diese Röhre kann sich bis zum äußeren Ende der Verankerungsplatte durch die Platte erstrecken, wobei der Verankerungskeil in diesem Fall in der Röhre angeordnet ist. Alternativ dazu hat die Röhre ihr Ende nahe dem schmalen Ende des konischen Keils in der Bohrung in der Verankerungsplatte
DE-A-3437107 zeigt eine Verankerung mit einem gespaltenen konischen Keil in Bohrungen in der Verankerungsplatte, welche Bohrungen nichtverjüngende Abschnitte aufweisen, die sich von den Keilen weg erstrecken. Von der Verankerungsplatte erstreckt sich eine Buchse, die vollständig mit dem Füllmaterial ausgefüllt ist, das auch die Bohrungen in der Platte ausfüllt.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Spannungsübertragung von den Spannelementen zum Verankerungskörper in jenen Fällen zu ermöglichen, wo das Spannelement mittels eines gespaltenen konischen Keils im Verankerungskörper verankert ist, und die Verwendung eines härtbaren Fluid-Materials wie Epoxyharz vorzusehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Verankerung für ein verstärkendes Spannglied nach Anspruch 1 vorgesehen. In dieser Verankerung ragt das Füllmaterial höchstens etwas aus der Bohrung hervor, zumindest am inneren Ende der Bohrung.
In der vorliegenden Erfindung ist däs Spannelement in der Bohrung direkt mit dem Verankerungskörper durch das Füllmaterial in der Bohrung verbunden, die eine gute Lastübertragung zwischen den Spannelementen und dem Verankerungskörper ermöglicht. Das Füllmaterial füllt demnach den Zwischenräume zwischen der Trosse und der Bohrungswand. Weiters sind die Zwischenräume im gespaltenen konischen Keil in der Bohrung vollständig mit dem Füllmaterial ausgefüllt. Vorzugsweise ist der Keil an seiner Oberfläche, die das Spannelement faßt, gezahnt, und vorzugsweise füllt das Füllmaterial die Zwischenräume zwischen den Zähnen und dem gespannten Element, wodurch der Eingriff zwischen dem gespannten Element und dem Keil verbessert wird.
Vorzugsweise hat die Bohrung eine Länge von zumindest 8 Zentimetern, noch bevorzugter von zumindest 10 Zentimetern. Vorzugsweise sind zumindest 50% der Länge der Bohrung vom konischen Keil nicht ausgefüllt.
Die Erfindung eignet sich besonders für jene Fälle, wo das Element eine Trosse ist.
Die vorliegende Erfindung sieht auch ein in Anspruch 7 dargelegtes Verfahren zur Herstellung einer oben beschriebenen Verankerung vor. Beim Verfahren wird typischerweise erhärtbares Füllmaterial von außen an der äußeren Stirnseite des Verankerungskörpers in die Bohrung injiziert, wobei seine Viskosität solcherart ist, daß es nicht frei fließt und im wesentlichen die gesamte Bohrung ausfüllt, wenn es injiziert wird, ohne im wesentlichen - oder zumindest nur in einem geringen Ausmaß - aus dem anderen Ende der Bohrung auszufließen. Es eignet sich ein thixotropes erhärtbares Material. Vorzugsweise hat das erhärtbare Material zum Zeitpunkt der Injizierung eine "Nicht-Einsack"-Dichte (ermittelt gemäß ASTM D2730) im Bereich von 10 mm bis 40 mm bei 15ºC.
Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders für einen Verankerungskörper mit einer Vielzahl an ein Spannelement aufnehmenden Bohrungen und einen konischen Keil dafür. In diesem Fall wird das erhärtbare Material vorzugsweise in jede Bohrung einzeln injiziert. Eine erfindungsgemäße Ausführungsform ist anhand eines nicht beschränkenden Beispiels in den beigelegten Zeichnungen dargestellt, wobei
Fig.1 eine Schnittansicht eines Teiles der erfindungsgemäßen Verankerung während des Injektionsvorganges ist;
Fig.2 eine Fig.1 entsprechende Schnittansicht ist, die die gefüllte Bohrung nach dem Injizieren und dem Erhärten des Füllmaterials darstellt und
Fig.3 eine Schnittansicht der fertigen Verankerung ist.
Fig.1 zeigt einen Teil einer Verankerungsplatte 1 mit einer Vielzahl an Bohrungen 2, von denen nur eine in der Zeichnung dargestellt ist, wobei in jeder Bohrung eine gespannte Stahltrosse 3 aufgenommen ist, die in einem kegelstumpfartigen Abschnitt 4 der Bohrung durch einen gespaltenen konischen Keil 5 eines herkömmlichen Typs verankert ist. Typischerweise besteht der Keil 5 aus drei Teilen, die entlang axialer Ebenen geteilt sind. Er weist an seinen Innenflächen Zähne auf (nicht dargestellt), die mit der Trosse 3 in Eingriff stehen. Verankerungsplatten dieser allgemeinen Art und die gespaltenen konischen Keile sind auf dem Gebiet bekannt. Ebenso ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Verankerung in einem verstärkenden Spannglied in einer Betonstruktur für den Fachmann auf dem Gebiet offenkundig und bedarf keiner weiteren Beschreibung.
Wie aus Fig.1 ersichtlich, hat die Bohrung 2 der Platte eine Länge von etwa 10 cm, von denen etwa 4 cm durch den Keil 5 ausgefüllt sind. Im zylindrischen Abschnitt 6 der Bohrung, wo sich der Spannabschnitt der Trosse 3 erstreckt, gibt es an einer Schulter 7 in einem durch den Keil 5 nicht ausgefüllten Bereich eine Verbreiterung.
Die Leerräume der Bohrung 2 werden vollständig durch ein erhärtendes Füllmaterial 8, z.B. Epoxyharz, ausgefüllt. Dieses wird vor dem Erhärten im flüssigen Zustand injiziert, indem auf die äußere Stirnseite 10 des Verankerungskörpers 1 mit einer Abdichtung 11 der Stirnseite 10 um die Öffnung der Bohrung 2 und einem O-Ring 12, der das herausragende Ende der Trosse 3 abdichtet, ein Abdeckungskopf 9 aufgebracht wird. Auf diese Weise entsteht ein Hohlraum 13 an der Öffnung der Bohrung 2, in den erhärtbares Füllmaterial durch einen Durchgang 14 in der Abdeckung 9 injiziert wird. Zwei geeignete erhärtbare Materialien sind weiter unten angeführt.
Das erhärtbare Material wird durch den Durchgang 14 injiziert und hat eine solche Viskosität, daß es unter dem Injektionsdruck fließt, aber nicht frei fließt. Daher füllt es den Raum 13 und die gesamte Bohrung 2 aus, einschließlich der Räume zwischen den geteilten Abschnitten des Keils 5 sowie zwischen den Zähnen des Keils 5 und der Greifoberfläche der Trosse 3 und füllt auch den gesamten Raum um die Trosse 3 im nicht durch den Keil 5 ausgefüllten Abschnitt aus, um schließlich am inneren Ende der Bohrung auszutreten, um einen kleinen Kopf 15 um die Trosse zu bilden. Vorzugsweise ist dieser Kopf 15 so klein wie möglich. Geeigneterweise ragt er nicht mehr als 2 cm vom Ende des Kerns 5 hervor.
Nach Entfernen der Abdeckung 9 und der Abdichtungen 11, 12 läßt man das Füllmaterial selbsterhärten (aushärten) oder man erhärtet es beispielsweise durch Wärme. Auf diese Weise entsteht die in Fig.2 dargestellte verankerte Trosse 3, die in einen starren Körper erhärteten Füllmaterials 8 eingebettet ist, das die Bohrung 2 vollständig ausfüllt und eine Lastübertragung zwischen der Trosse 3 und dem Verankerungskörper ermöglicht, wodurch der Keil 5 von einem Teil der Last entlastet wird. Das Material 8 füllt auch die Zwischenräume zwischen den Zähnen des Keils 5 und der Greiffläche der Trosse 3, wodurch der Eingriff zwischen der Trosse und dem Keil verbessert wird. Wie ersichtlich, ragen nur kleine Abschnitte des Materials 8 aus den Enden der Bohrung 2 hervor.
Das Vorhandensein der Stufe 7 sorgt dafür, daß die Trosse 3 eine Umlenkung haben kann, wo sie aus dem Keil 5 austritt, was oft in jenen Fällen erforderlich ist, wo mehrere Trossen in einer einzigen Platte verankert sind.
Die Wirkung des starren Körpers des Füllmaterials 8 besteht darin, die durch die Trosse 3 auf den Keil 5 wirkende Kraft zu dämpfen, sodaß der Keil die ruhende Last aufnimmt, während die auf die Trosse wirkende wandernde Last (dynamische Last) durch das Füllmaterial 8 in vollem oder überwiegendem Umfang direkt zur Verankerungsplatte übertragen wird, sodaß nur eine geringe oder überhaupt keine wandernde Last auf den Keil wirkt. Das erhärtete Material 8 verbessert auf diese Weise die Dauerfestigkeit der Verankerung. Eine Stütze mit einer erfindungsgemäßen Verankerung wurde Prüfungen mit 2 Millionen Lastzyklen ausgesetzt und erzielte zufriedenstellende Ergebnisse. Die Spannung der Trosse 3 wird vollständig durch die Platte 1 übernommen.
Geeignete erhärtbare Materialien zum Injizieren im erfindungsgemäßen Verfahren sind Concresive (eingetragener Markenname) 1411 und 1428, das durch Ceilcote GmbH (Biebesheim, Deutschland) vertrieben wird. Diese Materialien weisen eine Nicht-Einsack-Dicke bei 15ºC von 25 mm (1411) und 20 mm (1428) auf.
Fig.3 zeigt die fertige Verankerung im Querschnitt. Die Verankerungsplatte 1 liegt auf einem in einer Betonstruktur 17 eingebetteten Stützring 16 auf, die einen durch ein Rohr 19 gebildeten Durchgang 18 aufweist. Die Platte 1 ist mit drei der Bohrungen 2 dargestellt, von denen jede eine Spanntrosse 3 aufnimmt. In der Praxis ist die Zahl solcher Bohrungen 2 und Trossen 3 üblicherweise höher. Die Trossen 3 erstrecken sich durch den Durchgang 18 innerhalb einer Hülle 20 und laufen zusammen. Wie in Figuren 1 und 2 genauer dargestellt sind die Trossen 3 in der Verankerungsplatte durch die Kombination der gespaltenen konischen Keile 5 und des gehärteten Füllmaterials 8 verankert.

Claims

1. Verankerung für ein verstärkendes Spannglied mit einem Verankerungskörper (1) und zumindest einem Spannelement (3) des genannten Spannglieds, das sich in genanntem Verankerungskörper durch eine Bohrung (2) erstreckt und durch einen gespaltenen konischen Keil (5) in einem kegelstumpfartigen ersten Abschnitt der genannten Bohrung verankert ist, wobei genannte Bohrung einen zweiten Abschnitt aufweist, der sich vom schmalen Ende des genannten konischen Abschnitts weg erstreckt und im wesentlichen vollständig durch gehärtetes Füllmaterial (8) ausgefüllt ist, das eine direkte Verbindung zwischen dem Spannelement (3) in der Bohrung und der Bohrungswand schafft, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung des genannten Füllmaterials (8) im wesentlichen auf die Bohrung beschränkt ist, wodurch der Keil (5) die ruhende Last in genanntem Element auf den Verankerungskörper überträgt und das Füllmaterial (8) die wandernde Last in genanntem Element auf den Verankerungskörper überträgt.

2. Verankerung nach Anspruch 1, worin Zwischenräume im gespaltenen konischen Keil (5) in der Bohrung vollständig mit dem Füllmaterial ausgefüllt sind.

3. Verankerung nach Anspruch 2, worin genannter Keil (5) an seiner Oberfläche gezahnt ist, die das Spannelement greift, und das Füllmaterial die Zwischenräume zwischen den Zähnen und dem Spannelement füllt.

4. Verankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin genannte Bohrung (2) eine Länge von zumindest 8 Zentimetern hat.

5. Verankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin genannter gespaltener konischer Keil (5) weniger als die Hälfte der genannten Bohrung (2) ausfüllt.

6. Verankerung nach Anspruch 1, worin genanntes Spannelement (3) eine Metalltrosse ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Verankerung für ein verstärkendes Spannglied nach Anspruch 1 umfassend die folgenden Schritte:

(i) Vorsehen eines Verankerungskörpers (1) mit einer sich durch ihn erstreckenden Bohrung (2), wobei die Bohrung einen kegelstumpfartigen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, der sich vom schmalen Ende des ersten Abschnitts weg erstreckt;

(ii) Positionieren eines Abschnitts eines länglichen Elements (3) des genannten Spannelements in genannter Bohrung, Spannen des genannten Elements und sein Verankern in der Bohrung mittels eines gespaltenen konischen Keils (5), der mit genanntem kegelstumpfartigen ersten Abschnitt davon in Eingriff steht;

(iii) Injizieren von erhärtbarem Füllmaterial (8) in genannte Bohrung an einem Ende davon, um die Bohrung vollständig zu füllen, wobei genanntes erhärtbares Füllmaterial eine solche Viskosität hat, daß es nicht frei fließt, wodurch es im wesentlichen nicht aus dem anderen Ende genannter Bohrung herausfließt;

(iv) Bewirken der Erhärtung des genannten erhärtbaren Füllmaterials (8) in genannter Bohrung, wobei genanntes erhärtbares Füllmaterial so ausgewählt ist, daß es nach dem Erhärten fähig ist, die Last in genanntem länglichen Element direkt auf den genannten Verankerungskörper zu übertragen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, worin genanntes erhärtbares Füllmaterial (8) beim Injizieren eine Nicht-Einsack-Dichte (bestimmt gemäß ASTM D2730) im Bereich von 10 bis 40 mm bei 15ºC aufweist.