DE69837524T2 - Verfahren zur Herstellung einer Verankerung, Verankerungsteil und Spannelement zu diesem Zweck - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Verankerung, Verankerungsteil und Spannelement zu diesem Zweck

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DE69837524T2
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    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22Piles
    • E02D5/58Prestressed concrete piles

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Verankerungen im Bauwesen und insbesondere Blindverankerungen, die nur von einer Seite aus zugänglich sind.
  • Für bestimmte Verankerungen mit oder ohne Ankerkopf des vorgespannten Spannelements ist es nicht möglich, von hinten an die Verankerung zu gelangen. Dies gilt insbesondere für den Fall einer Bodenverankerung, bei welcher der Zugang zur Verankerung lediglich von der Bodenoberfläche aus möglich ist, oder für den Fall, dass eine Abdichtung oder ein Korrosionsschutz besonders sorgfältig ausgeführt werden muss, und die hintere Seite der Verankerung daher geschlossen sein muss. Diese Vorgabe verhindert den Einsatz einer herkömmlichen Verankerungsplatte oder die Befestigung des Spannelements beispielsweise mittels Ankerkonen an der Platte und erfordert die Entwicklung neuer Verankerungstypen.
  • Das Patent EP-0.351.582 zeigt eine, nur von einer Seite aus zugängliche Verankerung. Der Nachteil der hier beschriebenen Vorrichtung ist, dass alle Spannelemente, beziehungsweise das Rohr, in die diese eingeführt werden, nur durch Längshaftung gehalten werden, was die Zugkraft, der eine solche Verankerung standhalten kann, stark begrenzt und zu einer sehr großen Ankerlänge führt, um eine ausreichende Haftfläche zu erzielen. Ebenso sieht das Patent US-4.043.133 ein Mantelrohr für Spannelemente vor, das allein durch Längshaftung in dem umgebenden Boden gehalten wird. Die Spannelemente ragen über das untere Rohrende hinaus und sind alle an einer Verankerungsplatte befestigt, ohne dass die Art und Weise, wie letztere Platte in den Hohlraum eingeführt wird oder wie diese Spannelemente an der genannten Platte befestigt werden beschrieben wird. Im Fall, dass eine solche Ausführungsform realisierbar wäre, wird die Übertragung der Verankerungskraft vom Ende der Spannelemente in den umgebenden Boden über das eingesetzte Mantelrohr nur durch Längshaftung gewährleistet, ohne die in der nachfolgenden Erfindung beschriebene Keilwirkung nutzen zu können.
  • Das Dokument DE-A-44 37 104 auf den Namen des Anmelders betrifft eine werksseitig oder auf der Baustelle vorgefertigte Verankerungsvorrichtung (Spalte 3, Zeile 17 bis 21), die dazu bestimmt ist, in einen Verankerungsklotz eingeschlossen zu werden, um die Ausführung einer Verankerung in einem solchen Verankerungsklotz zu gestatten.
  • Die vorgefertigte Verankerungsvorrichtung des Dokuments DE-A-44 37 104 verwendet
    • – ein axiales Teil, das mindestens aus einer Zugstange besteht, die aus einer Zusammenstellung von Metalldrähten gebildet wird und zwei Enden aufweist, darunter
    • – ein erstes Ende, das nach der Konstruktion der genannten Verankerung zugänglich bleibt,
    • – ein zweites Ende, das durch radiales Auseinanderspreizen und Krümmen der genannten Drähte gebildet wird, und nach der Konstruktion der genannten Verankerung unzugänglich wird, das heißt nach Einbau der vorgefertigten Verankerungsvorrichtung in einen Verankerungsblock, und
    • – einen Schutzmantel des Mittelstücks gegen Korrosion, der sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Spannelements erstreckt, und dazu bestimmt ist, nach dem Einschließen der vorgefertigten Verankerungsvorrichtung in dem Verankerungsblock mit Einpresszement ausgefüllt zu werden,
    • – eine Materialmasse, die
    • – vor dem Einbau der Verankerungsvorrichtung in den Verankerungsblock
    • – um das zweite Ende des Spannelements geformt wird,
    • – und dies auf solche Weise, dass ein geschulterter Teil gebildet wird, der eine Verankerung des Mittelteils in einem solchen Block gestattet.
  • Diese Verankerungsvorrichtung wird vorbereitet, bevor sie an einem bestimmten Standort eingesetzt wird, und die Vorbereitung besteht darin:
    • – sich mit einer Zugstange zu versehen, die ein solches zweites radial erweitertes Ende aufweist, oder sich mit einer Gruppe von Zugstangen zu versehen, von denen jede ein solches zweites radial erweitertes Ende aufweist, und dann
    • – einen Mantel über die Zugstange oder die Gruppe von Stangen zu schieben und
    • – den geschulterten Teil um das zweite Ende oder um die ersten Enden zu bilden.
  • Die im Fall der Vorrichtung des Dokuments DE-A-44 37 104 verwendeten Zugstangen können nicht zur Konstruktion einer erfindungsgemäßen Verankerung verwendet werden.
  • Das zweite Ende dieser Stangen wird nämlich durch radiales Auseinanderspreizen und Krümmen der Metalldrähte gebildet und gestattet es nicht zu garantieren, dass das von der Erfindung beabsichtige Ergebnis erhalten wird, das heißt, das Gleiten eines zweiten Endes auf einem anderen, zweiten Ende, das bereits in dem im Verankerungsblock eingearbeiteten Hohlraum montiert ist.
  • Eine erste Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer von nur einer Seite zugänglichen Verankerung bereitzustellen, welche nicht die erwähnten Nachteile der bekannten Verankerungen aufweist, das heißt, das es gestattet, eine Verankerung auszuführen, in der die Spannelemente derart gehalten werden, dass die Zugkraft an jedem von ihnen an der Verankerung durch Haftung übertragen wird, wobei diese Haftung durch den Einschluss begünstigt wird, der durch die allgemeine Form der Verankerung und durch das mechanische Festklemmen der Enden der Spannelemente in Längsrichtung aufgrund der besonderen Form der genannten Enden und ihrer Anordnung in einem Hohlraum von im Wesentlichen verjüngter Form verursacht wird.
  • Die zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die Ausführung einer solchen Verankerung ermöglicht.
  • Diese Aufgaben werden durch das Verfahren zur Herstellung einer wie in Anspruch 1 beschriebenen Verankerung und durch eine Vorrichtung nach Anspruch 9 gelöst.
  • Im Folgenden wird die Erfindung detailliert beschrieben, wobei beim Lesen dieser Beschreibung die angefügte Zeichnung mit den Figuren hinzuzuziehen ist, in der:
  • die 1 eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verankerungsteils ist,
  • die 2A bis 2L jeweils einen besonderen Schritt des Verfahrens zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verankerungsteils zeigen, und
  • die 3A, 3B und 3C drei besondere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Spannelements zeigen, wobei die 3D ein Beispiel zeigt, das mittels einer aus Strängen zusammengesetzten Zugstange erhalten wurde.
  • Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung handelt es sich zunächst darum, einen Verankerungshohlraum einer bestimmten Form zu erhalten. Der Verankerungshohlraum hat im Wesentlichen eine längliche, verjüngte Form mit einem ersten offenen Ende auf der zugänglichen Seite der Verankerung und ein zweites geschlossenes Ende auf der unzugänglichen Seite der Verankerung. Außerdem muss der Querschnitt des ersten Endes der Verankerung kleiner als ein anderer Querschnitt des Hohlraums sein, unabhängig davon, ob dieser Querschnitt mit dem des zweiten Endes oder mit einem dazwischen liegenden Querschnitt des Hohlraums übereinstimmt.
  • Mehrere Mittel oder Vorrichtungen gestatten es, einen solchen Hohlraum zu erhalten. Ein erstes Mittel besteht in der Verwendung eines Verankerungsteils, das einen vorgefertigten Innenhohlraum aufweist, welcher die gewünschte Form des Verankerungsholraums hat. Eine bevorzugte Ausführungsform eines solchen Verankerungsteils wird in 1 dargestellt. Das Verankerungsteil 1 wird im Wesentlichen aus einer vorzugsweise dünnen Wandung 10 gebildet, welche den Innenhohlraum 11 begrenzt. Ein erstes Ende des Verankerungsteils 1, das heißt in der Figur das obere Ende des Teils, weist eine Öffnung 12 sowie Befestigungsmittel 13 für einen rohrförmigen Schutzmantel der Spannelemente auf, deren Zweck weiter unten beschrieben wird. Das andere Ende des Verankerungsteils 1 wird durch eine Bodenwandung 14 verschlossen. Die äußere Form des Verankerungsteils 1 beziehungsweise des Innenhohlraums 11 ist im Wesentlichen verjüngt, beispielsweise kegel- oder pyramidenstumpfförmig mit dem kleinsten Querschnitt nahe der Öffnung 12 und dem größten Querschnitt nahe der Bodenwandung 14. Es wird in Nähe der Bodenwandung 14 eine Eintrittsöffnung 15 eingearbeitet, wobei ein Einspritzrohr 16 an der genannten Eintrittsöffnung befestigt wird oder befestigt werden kann. In ähnlicher Weise wird eine Austrittsöffnung 17 in Nähe der Öffnung 12 eingearbeitet, wobei ein Auslassrohr 18 an der genannten Austrittsöffnung befestigt wird oder befestigt werden kann. Der Zweck dieser Öffnungen und Rohre wird weiter unten beschrieben. Die verjüngte, kegel- oder pyramidenstumpfförmige Außenfläche des Verankerungsteils 1 weist vorzugsweise einen oder mehrere am Umfang der genannten Fläche angeordnete Verankerungsringe 19 auf, welche zum Ziel haben, die Übertragung und die Verteilung der Verankerungskraft in die umgebende Struktur zu verbessern. Die in der Figur dargestellte Ausführungsform weist zwei solcher Ringe 19 auf. Das Verankerungsteil 1 kann aus Kunststoff, Metall oder Beton bestehen, wobei seine Abmessungen im Wesentlichen von der Größe der betreffenden Verankerung abhängen.
  • Die 2A zeigt den ersten Schritt des Herstellungsverfahrens einer erfindungsgemäßen Verankerung, das ein solches Verankerungsteil verwendet. Wenn die umgebende Betonstruktur noch nicht ausgeführt ist, wird ein Verankerungsteil 1 genau an die Stelle gesetzt, an der die Verankerung hergestellt werden soll, wobei die Öffnung 12 in Richtung der späteren Spannelemente gerichtet ist. Das Verankerungsteil 1 wird durch ein provisorisches Gerüst oder vorzugsweise durch Stahlstäbe 20 der Betonbewehrung gehalten. Man ordnet vorzugsweise, aber ohne dass dies für die Erfindung zwingend erforderlich wäre, um das Verankerungsteil 1 einen oder mehrere ringförmige Stahlstäbe 21 an, die ein oder mehrere Ringbewehrungen bilden, um die Festigkeit des Betons an dieser Stelle zu verbessern.
  • In der 2B sieht man, dass die Betonstruktur 2, welche die Verankerung tragen soll, auf herkömmliche Weise um das Verankerungsteil 1 betoniert wurde. Mit Ausnahme seines ersten, mit der Öffnung 12 versehenen Endes, das bündig mit der oberen Fläche der Betonstruktur 2 abschließt oder das, wie hier dargestellt, leicht aus der oberen Fläche der Betonstruktur 2 herausragt, sowie die Enden des Einspritzrohrs 16 und des Auslassrohrs 18, die außerhalb der Betonstruktur 2 zugänglich bleiben, wird das Verankerungsteil 1 somit vollständig von der Betonstruktur 2 umgeben und gehalten.
  • Man stellt daher fest, dass man durch diesen zweiten Schritt des Verfahrens im Inneren der Betonstruktur 2 einen Hohlraum 11 von bestimmter Form erhält. Wie bisher beschrieben wurde dieser Hohlraum 11 mittels Verwendung eines Verankerungsteils 1 erhalten, das mit einem vorgefertigten Hohlraum versehen wurde. Ein gleicher Hohlraum 11 in einer Betonstruktur 2 kann auch auf andere Art, wie zum Beispiel durch seine Herstellung vor Ort erhalten werden. So kann man beispielsweise eine abbaubare Schalung aus Holz oder einem anderen Werkstoff vorsehen, die eine äußere, dem gewünschten Hohlraum 11 entsprechende Form aufweist, die an die gewünschten Stelle gesetzt wird, und um die herum dann die Betonstruktur 2 gegossen wird. Nach dem Erhärten des Betons wird die Schalung durch Arbeiten von der Öffnung 12 aus abgebaut und durch diese Öffnung aus dem Hohlraum 11 herausgenommen. Auf eine recht ähnliche Art ist die Anordnung eines flexiblen und aufblasbaren Teils möglich, das nach dem Aufblasen die gewünschte Form des Hohlraums 11 hat und an die gewünschte Stelle gesetzt wird. Nach dem Giessen der Betonstruktur 2 wird die Luft aus dem aufblasbaren Teil herausgelassen, was einen Hohlraum 11 der gewünschten Form in der Betonstruktur 2 hinterlässt. Auf noch eine weitere Art kann der Hohlraum 11 durch Bohren eines Hohlraums 11 der gewünschten Form in eine schon bestehende Struktur 2 erhalten werden. Diese letzte Vorgehensweise durch Bohren ist eher Fällen einer direkt in der Erde erfolgenden Verankerung oder der Anbringung einer neuen Verankerung in einer schon bestehenden Struktur 2 vorbehalten. Der auf eine beliebige der oben beschriebenen Arten erhaltene Hohlraum 11 weist zwei wichtige Abmessungen, eine mit S12 bezeichnete Durchgangsfläche der Öffnung 12 und eine mit S11 bezeichnete maximale Querschnittsfläche (siehe 1) auf.
  • Beim dritten, in 2C sichtbaren Schritt des Verfahrens, wird das vorzuspannende Strukturelement 3 auf bekannte Weise auf die Betonstruktur 2 aufgesetzt oder aufbetoniert, wobei das genannte Strukturelement 3 vorzugsweise einen Schacht oder ein Mantelrohr 30 aufweist, von dem ein Ende in die Öffnung 12 mündet, um mittels der an die Öffnung 12 angrenzenden Befestigungsmittel 13 befestigt zu werden. Der Querschnitt des Mantelrohrs 30 oder des Schachtes, die für die Spannelemente in das Strukturelement 3 eingearbeitet sind, entspricht im Wesentlichen dem Querschnitt der Öffnung 12 des Hohlraums 11. Das entsprechende Mantelrohr 30 oder der entsprechende Schacht, die in das Strukturelement 3 eingearbeitet sind, weist mindestens eine Einspritzöffnung 31 auf, die mit einem Einspritzrohr 32 verbunden ist, wobei mindestes eine der genannten Einspritzöffnungen 31 vorzugsweise in Nähe des Endes des Rohrs 30 unweit der Öffnung 12 angeordnet ist, und ebenso mindestens eine Auslassöffnung, die mit dem Auslassrohr verbunden ist, wobei mindestes eine der genannten Auslassöffnungen vorzugsweise unweit des anderen (in der Figur nicht sichtbaren) Endes des Rohrs 30 beziehungsweise des Strukturelements 3 angeordnet ist.
  • Der vierte, in der 2D gezeigte Schritt besteht in der Einführung der Spannelemente.
  • Hierzu kann man die 3A, 3B, 3C und 3D betrachten, die als nicht einschränkende Beispiele vier Ausführungsformen eines solchen Spannelements 4 zeigen. Das Spannelement 4 wird im Wesentlichen aus einer Zugstange 40 und einem Endstück 41 gebildet. Das Endstück 41 an der Zugstange 40 wurde so entworfen, dass das genannte Endstück 41 eine Querschnittsfläche S41 aufweist, die größer als die Querschnittsfläche S40 der Zugstange 40 ist, und dies aus Gründen, die weiter unten erläutert werden. Das andere Ende der Zugstange 40 weist kein Endstück dieses Typs auf und wird von einer normalen, nach dem Stand der Technik bekannten Verankerung gebildet.
  • Die Zugstange 40 kann von jedem bekannten Typ sein und zur Bildung des Zugseils entweder von einem Einzelstrang oder einer Mehrzahl von spiralförmig zusammengesetzten Strängen gebildet werden. Der Einzelstrang oder die zusammengesetzten Stränge können zur Bildung der Zugstange 40 aus Stahl und vorzugsweise aus hochzugfestem Stahl oder einem Kunststoffmaterial wie zum Beispiel auf Basis von Kohlenstoff- oder Kevlarfasern sein.
  • Das Endstück 41 kann von einem Endteil 41 aus Metall oder Kunststoffmaterial gebildet werden, das fest am Ende der Zugstange 40 befestigt ist. Die Wahl des Materials des Endstückes 41 sowie seine Befestigungsart an der Zugstange 40 hängen im Wesentlichen vom Material sowie von der Weise ab, wie die Zugstange 40 gebildet wird. Das Endteil 41 weist im Wesentlichen einen Mittelkörper 42 auf, der von einem oberen Teil 43 und einem unteren Teil 44 begrenzt wird. Der Mittelkörper kann eine gerade zylindrische Form mit einem kreisrunden Querschnitt, wie in 3A, oder mit mehreckigem Querschnitt, oder aber eine verjüngte Kegel- oder Pyramidenstumpfform mit einem kreisrunden oder mehreckigen Querschnitt wie in 3B aufweisen. Im Fall der verjüngten Form grenzt der Teil mit dem kleineren Durchmesser an den oberen Teil 43. Die beiden Teile 43 und 44 sind gewölbt oder aus geneigten Flächen gebildet, um das Gleiten eines gerade in Montage befindlichen Endstücks auf ein schon montiertes Endstück zu erleichtern, wie man weiter unten sehen wird.
  • Nach einer anderen Ausführungsform, kann das Endstück 41 direkt durch Verformung oder spanende Bearbeitung am Ende der Zugstange 40 gebildet werden. Die 3C und 3D zeigen Beispiele von Endstücken dieses Typs. In 3C wird die Zugstange 40 von einem einzelnen Strang gebildet und das Endstück 41 durch Verformung, beispielsweise durch Schmieden, Gesenkschmieden oder Pressen des Endes der Zugstange 40 erhalten. Die 3D zeigt das Beispiel für ein Endstück 41, das an einer aus zusammengesetzten Strängen gebildeten Zugstange 40 erhalten wurde. In diesem Beispiel wurde das Ende jedes Stranges von seiner normalen Position abgespreizt, wobei kurz vor der Aufspreizung ein Ring oder eine Bindung vorgesehen werden kann, um ein Öffnen des Geflechts des restlichen Zugseils zu verhindern. Die auseinandergespreizten Enden der Stränge können durch ein zusätzliches Halteteil 45, wie zum Beispiel eine runde, mittels Schweißen oder auf irgendeine andere Art unter den auseinandergespreizten Strängen befestigte Scheibe in Position gehalten, oder lose gelassen werden. Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform kann das Halteteil der auseinandergespreizten Stränge aus einem Bauteil bestehen, das die Form zweier konischer, mit ihrer Grundfläche verbundenen Teile hat, wobei ein erster konischer Teil zwischen die Stränge eingeführt wird, um sie auseinanderzuspreizen, während der zweite konische Teil genauso verwendet wird, wie der weiter oben beschriebene untere Teil 44. Somit kann nach irgendeiner Ausführungsform des Endstücks 41 dieser auch eine kreisrunde oder eine mehreckige Form aufweisen und wie oben beschrieben den oberen und unteren Teil 43 und 44 aufweisen.
  • Die beschriebenen Beispiele für die Endteile 41 oder für die verformten Endstücke 41 sind weder hinsichtlich ihrer Form noch hinsichtlich der Mittel zu ihrer Herstellung einschränkend. Es können alle Mittel in Betracht kommen, die es gestatten, die Querschnittsfläche des Endstücks der Zugstange 40 zu vergrößern. Im weiteren Verlauf der Beschreibung spricht man von Endteil 41, wobei es sich selbstverständlich ebenfalls, wie weiter oben beschrieben, um ein Endstück handeln kann.
  • Unter erneuter Betrachtung der 2D sieht man, das ein erstes Spannelement 4 in das Führungsrohr 30 und dann in den Hohlraum 11 eingeschoben wurde, bis sein Endstück 41 die Innenfläche des genannten Hohlraums berührt hat. Ein zweites Spannelement 4 wird soeben auf dieselbe Art montiert.
  • Die 2E zeigt den Zweck der gewölbten oder geneigten Form, die am oberen Teil 43 und am unteren Teil 44 des Endteils 41 vorgesehen werden kann. Wenn ein Spannelement 4 montiert wird, ist es gut möglich, dass sein Endteil 41 gegen ein anderes Endteil eines schon montierten Spannelements stößt. Aufgrund der gewölbten oder geneigten Form der genannten Teile verklemmt sich das zweite Endteil nicht am ersten, sondern wird von diesem abgelenkt und gleitet an ihm vorbei, um seine endgültige Position neben diesem einzunehmen.
  • Die 2F zeigt, dass nach der Montage einer bestimmten Anzahl von Spannelementen ein neues, zu montierendes Endteil keinen Platz mehr auf dem Boden des Hohlraums 11 mehr finden kann. Damit das betreffende Spannelement in diesem Fall später seine Aufgabe voll erfüllt, reicht es in diesem Fall, dass das Endteil so weit wie möglich nach unten in den Hohlraum bis an den Anschlag mit einem oder mehreren schon montierten Teilen oder gegen die Seitenwand des Hohlraums geschoben wird.
  • Zur Ausführung der Verankerung der Abspannung oder des vorgespannten Elements ist es erforderlich, eine bestimmte Anzahl von „N" Spannelementen 4 in den Hohlraum 11 einzuführen. Da man weiß, dass der Querschnitt jeder Zugstange 40 eine Fläche S40 aufweist und die maximale Querschnittsfläche des Endteils 41 gleich S41 ist (siehe 3A, 3B, 3C und 3D), müssen sich folgende Verhältnisse ergeben:
    um die Einführung des letzten Spannelements 4 zu gestatten, und so entweder die Durchführung des letzten Endteils 41 durch das Führungsrohr 30 oder durch die Öffnung 12 zu gestatten, ergibt sich: [(N – 1) × S40] + S41 < S12,wobei S12 der Querschnittsfläche der Öffnung 12 (1) entspricht,
    • – um eine geeignete Anordnung der Endstücke 41 auf dem Boden des Hohlraums 11 zu gestatten, ergibt sich: (N × S41) < S11,
    wobei S11 der Querschnittsfläche mit der größten Öffnung des Hohlraums 11 (1) entspricht.
  • Wenn alle Spannelemente 4 so durch den Schacht oder das Rohr 30 geschoben worden sind, dass alle Endstücke 41 wie oben angegeben im Hohlraum 11 liegen, kann man zum nächsten Schritt des Verfahrens übergehen, wie man ihn in 2G sieht. Bei diesem Schritt wird ein flüssiges Vergussmaterial 50 durch das Einspritzrohr 16 eingeführt. Dieses Material dringt durch die Einspritzöffnung 15 in den Hohlraum 11 ein und füllt die Leerräume zwischen den Endstücken 41 und den Enden der Zugstangen 40 im Hohlraum 11 aus, bis der Hohlraum 11 zumindest teilweise gefüllt ist. Während dieses Vorgangs dienen die Austrittsöffnung 17 beziehungsweise das Auslassrohr 18 dazu, die im Hohlraum 11 enthaltene Luft während seiner Befüllung entweichen zu lassen sowie den Füllstand des Hohlraums 11 zu kontrollieren. Vorzugsweise wird der Hohlraum 11 solange befüllt, bis die eingefüllte, flüssige Masse die Höhe der Austrittsöffnung 17 erreicht hat. Das im Hohlraum 11 enthaltene Material erhärtet dann, um einen starren Block 5 von hoher mechanischer Festigkeit zu bilden, in dem die Endteile 41 sowie die Enden der Zugstangen 40 eingegossen sind.
  • Beim folgenden, in 2H dargestellten Schritt, wird jedes der Spannelemente 4 unter Zugspannung gesetzt, bis der vorgegebene Wert der Vorspannung erreicht wird. Dieses Spannen erfolgt auf herkömmliche Weise durch Einwirken auf das andere Ende jedes Spannelements 4 beziehungsweise jeder Zugstange 40, wobei die Spannelemente gleichzeitig oder aufeinanderfolgend vorgespannt werden. Wie man in der Figur sehen kann, ermöglich die verjüngte Kegel- oder Pyramidenstumpfform des Hohlraums 11 beziehungsweise der erhärteten Masse, in der die Endteile 41 und die Enden der Stangen 40 der Spannelemente 4 eingegossen sind, eine wirksame, keilförmige Verankerung in der umgebenden Betonstruktur 2. Im Gegensatz zu den nach dem früheren Stand der Technik bekannten, oben erwähnten Vorrichtungen verhindert diese Keilform jegliche eventuelle Axialverschiebung der erhärteten Masse 5 und bewirkt die Übertragung der Verankerungskräfte in die umgebende Struktur 2 durch Axialdruck und nicht durch einfache Haftung. Die Länge dieser Verankerung wird somit vorteilhaft verkürzt.
  • Eine zusätzliche Verankerungssicherheit wird durch die besondere Anordnung der Endteile 41 im Inneren des Hohlraums 11 gewährleistet. Wenn man berücksichtigt, dass die Endteile 41 als Bündel im Hohlraum 11 angeordnet sind, ist die vom Umfang des Bündels der zusammengesetzten Endstücke 41 erzeugte Querschnittsfläche größer als die Fläche der Öffnung 12 des Hohlraum 11. Das Bündel aus Endstücken 41 ist somit im Hohlraum 11 festgeklemmt.
  • Unter erneuter Berücksichtigung der oben genannten Ausdrücke, ergibt sich folgendes Verhältnis:
    • – um ein Festklemmen der Spannelemente 4 im Hohlraum 11 zu gestatten und ein Herausziehen der untereinander festgeklemmten Endstücke durch die Öffnung 12 zu verhindern, benötigt man: (N × S41)* > S12.
  • In dem obenstehenden Ausdruck stellt (N × S41)* in allgemeiner Form die Fläche dar, die vom Umfang des Bündels aus N zusammengesetzten Endteilen erzeugt wird, die jeweils eine Querschnittsfläche von S41 aufweisen. Um den Umstand zu berücksichtigen, dass gegebenenfalls ein oder zwei Endteile 41 nicht ihren Platz gefunden haben können, müssen, wie in 2H gezeigt, die einzelnen Querschnitte S41 und der Durchgangsquerschnitt S12 so bemaßt werden, dass die Endstücke 41 festklemmen, wenn eine Zugkraft auf alle Spannelemente 4 gleichzeitig einwirkt.
  • Es muss bemerkt werden, dass der soeben beschriebene Schritt der Vorspannung der Spannelemente 4 von der Beschreibung abweichend ausgeführt werden kann, insbesondere im Fall einer einfachen, nicht vorgespannten Verspannung.
  • Beim letzten, in der 2L gezeigten Schritt des Verfahrens, kann der leere Raum im Inneren des Mantelrohrs 30 beziehungsweise im Inneren des eingearbeiteten Schachtes des Strukturelements 3 mit einem Vergussmaterial 60 über das oder die Einspritzrohre 32 und die Einspritzöffnung oder Einspritzöffnungen 31 befüllt werden, um die Dichtigkeit des vorgespannten Systems zu gewährleisten und die Korrosion der Vorspannelemente zu verhindern. Je nachdem, ob ein solcher Schutz 6 erforderlich oder notwendig ist, ist dieser letzte Schritt obligatorisch oder nicht.
  • Man stellt somit fest, dass man so eine besonders wirksame Verankerung erhält, wobei die Längszugkraft jedes Spannelements 4 vor allem von seinem Endteil oder Endstück 41 aufgenommen und an den erhärteten Vergussblock 5 von hoher mechanischer Festigkeit weitergegeben wird. Eine wirksame Übertragung dieser Kraft ist dank der soliden Befestigung des Endteils 41 an der Zugstange 40 möglich. Da diese Befestigung werksseitig ausgeführt werden kann, ist ihre mechanische Festigkeit besonders hoch. Diese Kraft wird dann über die schrägen Wandungen des Hohlraums 11 an die umgebende Struktur 2 weitergegeben. Durch Anordnung eines oder mehrerer Verankerungsringe 19 auf dem Verankerungsteil 1 ist es auch möglich, die Wirkung der erwähnten Verankerung in der umgebenden Struktur 2 zu verbessern. Wie erwähnt können Ringbewehrungen 21 vorgesehen werden, um die Festigkeit der umgebenden Struktur 2 um den Hohlraum 11 herum noch zu verbessern. Zusätzlich zu der erwähnten Längsfestigkeit wird jedes Ende der Zugstange 40 in dem Vergussblock 5 gehalten, wobei ein zusätzlicher Halt durch Radialdruck jeder Stange 40 erzielt wird.
  • Dieser Verankerungstyp eignet sich besonders gut für eine vorgespannte Verankerung eines vorgespannten Strukturelements 3. Er kann sich ebenso für die Verankerung von nicht vorgespannten Spannelementen eignen, wie zum Beispiel von Abspannseilen eines Masten oder Pfeilers, wobei die Abspannseile dann auf den Schutz durch ein Schutzrohr 30 verzichten können. Ebenso ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Hohlraum 11 in einer umgebenden Betonstruktur eingearbeitet ist, da zum Erhalten des erforderlichen Hohlraums auch ein Bohren in die Erde oder in den Fels erwogen werden kann. Die Beschreibung wurde für einen Hohlraum mit im Wesentlichen senkrechter Längsachse und nach oben gerichteter Öffnung 12 gemacht. Es sind auch andere geometrische Anordnungen möglich, wobei die Abmessungen des Hohlraums 11 angepasst werden müssen, um eine ausreichende Befüllung des Hohlraums 11 mit der Vergussflüssigkeit 50 zu erzielen.

Claims (18)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Verankerung aus mehr als einem Spannelement (4), bei der die genannte Verankerung nur von einer Seite aus zugänglich ist und dieses Verfahren insbesondere aus folgenden Schritten besteht: – Herstellung eines Hohlraums (11) in einer umgebenden Struktur (2), wobei der genannte Hohlraum im Wesentlichen von länglicher Form ist und zwei Enden aufweist, die Querschnittsfläche (S12) des auf der zugänglichen Seite der Verankerung angeordneten Endes kleiner ist als die Querschnittsfläche (S11) eines anderen Abschnitts des Hohlraums und der Hohlraum auf der zugänglichen Seite der Verankerung eine Öffnung (12) aufweist, – aufeinanderfolgende Einführung eines Endes jedes der Spannelemente (4) durch die Öffnung (12), wobei jedes der genannten Spannelemente aus einer Zugstange (40) gebildet wird, die eine erste Querschnittsfläche (S40) und ein Endstück (41) hat, das eine zweite Querschnittsfläche (S41) aufweist, die größer als die erste genannte Querschnittsfläche (S40) ist, und – Befüllung des Hohlraums (11) mit einem Vergussmaterial (50), wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass: – die Einführung jedes Spannelements (4) darin besteht, es in ein Führungsrohr 30 und dann in den Hohlraum (11) einzuschieben, bis sein Endteil (41) die Innenfläche des genannten Hohlraums (11) berührt, der eine Fläche (S11) aufweist, die mit der Querschnittsfläche der größten Fläche des genannten Hohlraums (11) entspricht, – die Einführung eins Spannelements (4) wiederholt wird, bis nach der Montage einer bestimmten Anzahl von Spannelementen (4) – ein neu zu montierendes Endteil (41) keinen Platz mehr auf dem Boden des Hohlraums 11 finden kann und – [damit] das betreffende Spannelement später seine Aufgabe voll erfüllt, das Endteil (41) so weit wie möglich nach unten in den Hohlraum (11) bis an den Anschlag mit einem oder mehreren schon montierten Teilen (41) oder gegen die Seitenwand des Hohlraums (11) geschoben wird, – die Herstellung der Verankerung daher eine Einführung einer bestimmten Anzahl von „N" Spannelementen (4) in den Hohlraum (11) voraussetzt, wobei dieser Einführung die Wahl von Spannelementen (4) und eines Hohlraums (11) vorausgeht, die folgende Verhältnisse einhalten: (N × S41) < S11,um eine richtige Anordnung der Endteile (41) auf dem Boden des Hohlraums (11) zu gestatten, und [(N – 1) × S40] + S41 < S12,um die Einführung des letzten Spannelements (4) zu gestatten, und entweder die Durchführung des letzten Endteils (41) durch das Führungsrohr (30) oder durch die Öffnung (12) mit dem Querschnitt (S12) des Hohlraums (11) zu gestatten, und (N × S41)* > S12,um ein Festklemmen der Spannelemente (4) im Hohlraum (11) zu gestatten und ein Herausziehen der untereinander festgeklemmten Endstücke durch die Öffnung (12) zu verhindern, wobei (N × S41)* in allgemeiner Form die Fläche darstellt, die vom Umfang des Bündels aus N zusammengesetzten Endteilen (41) gebildet wird, die jeweils eine Querschnittsfläche von (S41) aufweisen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Hohlraums durch Einsetzen eines im Wesentlichen länglichen, verjüngten, zwei Enden aufweisenden Verankerungsteils (1) erzielt wird, wobei die Querschnittsfläche eines ersten Endes kleiner ist als die Querschnittsfläche eines anderen Abschnitts des Verankerungsteils, und das genannte Verankerungsteil im Wesentlichen aus einer Wandung (10) gebildet wird, welche den Hohlraum (11) begrenzt, der im Wesentlichen die gleiche Form wie das genannte Teil aufweist und mit einer Öffnung (12) versehen ist, die eine erste Querschnittsfläche (S12) am genannten ersten Ende des Verankerungsteils aufweist und am zweiten Ende eine Bodenwandung (14) aufweist, wobei ein anderer Querschnitt des genannten Hohlraums eine andere Fläche (S11) aufweist, die größer als die erste Fläche (S12) ist, und das genannte Verankerungsteil (1) dann in die umgebende Struktur (2) unter Freilassung der genannten Öffnung (12) eingegossen oder einbetoniert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Hohlraums (11) durch Einsetzen einer ausbaubaren Form erzielt wird, deren äußere Form im Wesentlichen länglich und verjüngt ist, wobei die umgebende Struktur (2) dann um die genannte Form betoniert wird, die genannte Form dann an einem ihrer Enden ausgebaut wird und einen Hohlraum (11) von im Wesentlichen länglicher und verjüngter Form in der umgebenden Betonstruktur (2) sowie eine Öffnung (12) zum genannten Hohlraum (11) hinterlässt, wobei die Querschnittsfläche (S12) eines Abschnitts des genannten Hohlraums in der Nähe der Öffnung (12) kleiner als die Fläche (S11) des Querschnitts eines anderen Abschnitts des genannten Hohlraums ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Hohlraums (11) durch Einsetzen eines flexiblen und aufblasbaren Teils erzielt wird, das nach dem Aufblasen eine im Wesentlichen längliche und verjüngte Form aufweist, wobei die umgebende Struktur (2) dann um das genannte aufgeblasene Teil betoniert wird, die Luft aus dem genannten Teil herausgelassen wird, was einen Hohlraum (11) von im Wesentlichen länglicher und verjüngter Form in der umgebenden Betonstruktur (2) sowie eine Öffnung (12) zum genannten Hohlraum hinterlässt, wobei die Querschnittsfläche (S12) eines Abschnitts des genannten Hohlraums in der Nähe der Öffnung (12) kleiner als die Fläche (S11) des Querschnitts eines anderen Abschnitts des genannten Hohlraums ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Hohlraums (11) durch Bohren eines Hohlraums, der im Wesentlichen eine längliche und verjüngte Form aufweist, in die umgebende Struktur (2) erzielt wird, wobei der genannte Hohlraum eine Öffnung (12) aufweist und die Querschnittsfläche (S12) eines Abschnitts des genannten Hohlraums in der Nähe der Öffnung (12) kleiner als die Fläche (S11) des Querschnitts eines anderen Abschnitts des genannten Hohlraums ist.
  6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Schritt der Herstellung des Hohlraums (11) einen Schritt zum Einsetzen oder Einbetonieren eines vorzuspannenden Strukturelements (3) umfasst, wobei das genannte Strukturelement (3) einen Längsschacht (30) zur Durchführung der Spannelemente (4) aufweist und ein Ende des genannten Längsschachtes (30) in Verbindung (13) mit der in der Verankerung des Hohlraums (11) vorgesehenen Öffnung (12) tritt.
  7. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Schritt der Befüllung des Hohlraums (11) mit einem Vergussmaterial (50) einen Schritt zur Spannung jedes der Spannelemente (4) umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Schritt des Spannens der Spannelemente (4) einen Schritt zum Befüllen des Längsschachtes (30) des vorgespannten Strukturelements (3) mit einem Dichtmaterial (60) umfasst.
  9. Vorrichtung zur Herstellung einer Verankerung aus mehr als einem Spannelement, wobei die genannte Verankerung nur von einer Seite aus zugänglich ist und diese Vorrichtung folgendes einsetzt: – ein Teil mit im Wesentlichen länglicher, verjüngter Form, das zwei Enden aufweist, wobei die Querschnittsfläche eines ersten Endes kleiner ist als die Querschnittsfläche eines anderen Abschnitts des Verankerungsteils, und das genannte Verankerungsteil im Wesentlichen aus einer Wandung (10) gebildet wird, welche den Hohlraum (11) begrenzt, der im Wesentlichen die gleiche Form wie das genannte Teil aufweist und mit einer Öffnung (12) versehen ist, die eine erste Querschnittsfläche (S12) am genannten ersten Ende des Verankerungsteils und am zweiten Ende eine Bodenwandung (14) hat, wobei ein anderer Querschnitt des genannten Hohlraums eine andere Fläche (S11) aufweist, die größer als die erste Fläche (S12) ist, – eine vorbestimmte Anzahl (N) von Spannelementen (4), von denen jedes ein Ende aufweist, das dazu bestimmt ist, in einen Verankerungshohlraum (11) einer nur von einer Seite zugänglichen Verankerung eingeführt zu werden, wobei jedes Spannelement aus einer Zugstange (40) gebildet wird, die an ihrem zur Einführung in den genannten Hohlraum bestimmten Ende mit einem Endstück (41) versehen ist, dessen Querschnittsfläche (S41) größer ist als die Querschnittsfläche (S40) der genannten Zugstange (40), wobei diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass – das Endstück (41) jedes Spannelements (4) einen Mittelkörper (42) aufweist, der von einem oberen Teil (43) und einem unteren Teil (44) begrenzt wird, wobei diese beiden Teile gewölbt sind oder aus geneigten Flächen gebildet werden, um das Gleiten eines gerade in Montage befindlichen Endstücks auf einem schon montierten Endstück zu erleichtern, – die Spannelemente (4) und der Hohlraum (11) folgende Verhältnisse einhalten: – die Querschnittsfläche (S12) der Öffnung (12) des Hohlraums (11) des Verankerungsteils (1) ist größer als die aus der Summe der Querschnittsflächen (S40) von (N – 1) Zugstangen (40) gebildeten Fläche zuzüglich der maximalen Querschnittsfläche (S41) eines Endstücks oder Endteils (41) der Spannelemente (4), – die maximale Querschnittsfläche (S11) des Hohlraums (11) ist größer als die Summe der maximalen Querschnittsflächen (S41) der in den genannten Hohlraum eingeführten Endstücke oder Endteile (41), – die Querschnittsfläche (S12) der Öffnung (12) des Hohlraums (11) ist kleiner als die Querschnittsfläche, die durch Zusammensetzung der Querschnittsflächen (S41) der in den genannten Hohlraum eingeführten Endstücke oder Endteile (41) gebildet wird.
  10. Vorrichtung zur Herstellung einer Verankerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verankerungsteil im Wesentlichen stumpfkegelförmig ist.
  11. Vorrichtung zur Herstellung einer Verankerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verankerungsteil im Wesentlichen pyramidenstumpförmig ist.
  12. Vorrichtung zur Herstellung einer Verankerung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verankerungsteil mit einer Einspritzöffnung (15) versehen ist, die in Nähe ihrer Bodenwandung (14) angeordnet wird, wobei die genannte Einspritzöffnung mit einem Einspritzrohr (16) für ein flüssiges oder halbflüssiges Produkt (50) verbunden wird oder verbunden werden kann.
  13. Vorrichtung zur Herstellung einer Verankerung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verankerungsteil mit einer Austrittsöffnung (17) versehen ist, die in Nähe ihrer Öffnung (12) angeordnet wird, wobei die genannte Austrittsöffnung mit einem Auslassrohr (18) verbunden wird oder verbunden werden kann.
  14. Vorrichtung zur Herstellung einer Verankerung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (12) mit Mitteln zur Befestigung (13) eines Führungsrohrs (30) versehen ist, das dazu bestimmt ist, die Spannelemente (4) aufzunehmen.
  15. Vorrichtung zur Herstellung einer Verankerung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verankerungsteil auf seiner äußeren Seitenfläche mit mindestens einer Umfangserweiterung (19) versehen ist.
  16. Vorrichtung zur Herstellung einer Verankerung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verankerungsteil mindestens teilweise aus Metall hergestellt ist.
  17. Vorrichtung zur Herstellung einer Verankerung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verankerungsteil mindestens teilweise aus Kunststoff hergestellt ist.
  18. Vorrichtung zur Herstellung einer Verankerung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verankerungsteil mindestens teilweise aus Beton hergestellt ist.
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