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Die vorliegende Erfindung betrifft
den Bereich der Verwendung von Seilen bei Bauwerken.
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Sie findet überall dort Anwendung, wo ein Konstruktionselement
bezüglich
einem Strukturseil oder das Strukturseil bezüglich dem Bauelement gehalten
werden muss, um Bewegungen dieser beiden zueinander parallel zur
Richtung des Seils zu verhindern.
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Der Begriff "Strukturseil", wie er hier verwendet wird, beinhaltet
auch ein Bündel
oder eine Gruppe aus einzelnen, im Wesentlichen zueinander parallelen
Seilen, wobei jedes einzelne Seil wiederum aus einem oder mehreren
elementaren Strängen
bestehen kann. Das Seil oder die einzelnen Seile können blank
oder einzeln ummantelt sein oder auch aus einer Mischung daraus
bestehen. Das Seil kann eventuell insgesamt in einem äußeren Schutzmantel
enthalten sein, der mit einem haftenden Material gefüllt ist.
Bei einem von einer Gruppe aus einzelnen Seilen gebildeten Seil
können
diese einander direkt berühren
oder voneinander beabstandet sein.
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Der Einsatz der Erfindung ist insbesondere für Hängebrücken interessant,
die eines oder mehrere Tragseile umfassen, die bezüglich bestimmten Elementen
(Brückenpfeilerspitzen...)
immobilisiert und an denen bestimmte andere Elemente befestigt werden
sollen (Fahrbahnhängeseile,
mit der Fahrbahndecke fest verbundene Bereiche...).
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Die Erfindung ist ebenfalls anwendbar
auf den Bereich des Vorspannens, wobei das Strukturseil dann aus
einem gespannten Seil besteht, um Vorspannkräfte auf ein Bauwerk aus Beton
oder anderen Werkstoffen auszuüben,
und an dem bestimmte Bauelemente befestigt werden können.
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Im Verbindungsbereich wird die Berührungsfläche des
Seils mit seiner Umgebung meistens durch Erzeugende definiert, die
im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung
verlaufen. Unter diesen Bedingungen und um Längsbewegungen zwischen Seil und
Element zu verhindern, muss auf das Seil eine quer wirkende Zugspannung
ausgeübt
werden, damit an der Berührungsfläche eine
ausreichende Reibung erreicht wird.
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Diese Zugspannung kann mit Hilfe
von Spannbacken mit Keilwirkung erreicht werden, insbesondere zur
Verankerung des Strukturseils. Im üblichen Fall eines Seils aus
Mehrfachlitzen werden die Spannbacken einzeln um die Litzen herum
angeordnet, was voraussetzt, dass diese voneinander beabstandet
werden können,
eine Voraussetzung, die in der Praxis nicht immer gegeben ist.
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Ansonsten wird die Zugspannung im
Allgemeinen mittels Spannringen ausgeübt, die zwei Schalen (oder
mehr) umfassen, die mittels Schraubenbolzen o. ä. zueinander hin gezogen werden.
Das Innere der Schalen hat eine Form, die der äußeren Berührungsfläche des eventuell durch Fülleinsätze ergänzten Seils
entspricht.
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Diese Vorgehensweise führt zu einer
ungleichmäßigen Übertragung
der Zugsspannungskräfte
auf den Querschnitt des Strukturseils, selbst wenn diesem Nachteil
durch eine geeignete Füllung
des Inneren des Spannrings (siehe EP-A-0 789 110) begegnet werden kann. Entlang
des Seilumfangs sind die Bereiche, die an die Zwischenräume angrenzen, welche
die Schalen trennen, eher geringerer Beanspruchung ausgesetzt als
die anderen. Dies bedeutet, dass zum Erreichen eines nominalen Zugspannungswerts
eine zu große
Zugspannung ausgeübt werden
muss, in einer für
die Zuverlässigkeit
der Vorrichtung und die Festigkeit des Seils unerwünschten Weise.
Entlang des Seils überträgt der Spannring eine
maximale Kraft im Bereich der Schraubenbolzen, die dann vervielfacht
werden müssen,
wenn der Spannring relativ lang ist. Zum anderen ist es durch die
Beaufschlagung von quer auf die Schalen wirkenden Zugspannungsbeanspruchungen
erforderlich, dass diese einen robusten Aufbau und eine entsprechende
Dicke aufweisen, wodurch die Verbindungsvorrichtung verhältnismäßig schwer
wird.
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In dem deutschen Patent 869 977 wurde
vorgeschlagen, die Befestigung eines Hängeseils an dem Tragseil einer
Hängebrücke so zu
sichern, dass zusätzlich
Spannbacken mit Keilwirkung an beiden Enden eines Spannrings aus
mehreren Schalen vorgesehen werden, die durch Schraubenbolzen gegeneinander
gezogen werden. Diese Sicherung ist sehr relativ, da die Keilwirkung
bei einem Spannungsverlust der Befestigungsbolzen der Schalen durch
Kriechen oder Materialermüdung
großenteils
verpufft. Darüber
hinaus ist die Verteilung der Zugspannung bei einem Nachziehen dieser
Bolzen schwer zu steuern. Andererseits birgt diese Vorrichtung Probleme hinsichtlich
Abmessungen und Gewicht, die sich üblicherweise bei dieser Art
von Spannringen stellen.
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Ein weiterer Nachteil des in dem
deutschen Patent 869 977 beschriebenen Spannrings besteht darin,
dass die Zugspannung dadurch erreicht wird, dass die Spannbacken
parallel zum Seil aufeinander zu bewegt werden. Dies bewirkt eine
hohe Reibung an der Oberfläche
des Seils, die umso störender
ist, als die Innenseite der Spannbacken rau sein muss, um gut in
das Seil zu greifen. Dies ist schon mit blanken Metallsträngen problematisch
und absolut unannehmbar, wenn das Seil oder die Stränge, aus
denen es besteht, mit einer Hülse
aus Kunststoff ummantelt ist/sind.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Verbindungsart vorzuschlagen, welche die auf das Strukturseil übertragenen
Kräfte
gut verteilt.
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So schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zum
Verbinden eines Bauelements mit einem Strukturseil vor, die ein
starres Gehäuse
umfasst, das mit dem Bauelement verbunden ist und aus einem einstückigen Teil
besteht, welches das Seil vollkommen umschließt, eine Klemmanordnung, die
zwischen dem Seil und dem Gehäuse
angeordnet ist, sowie Mittel zur Kraftübertragung, die so angeordnet
sind, dass sie parallel zum Seil eine längs wirkende Druckkraft auf
die Klemmanordnung ausüben,
wobei die Klemmanordnung unter der Wirkung der längs wirkenden Druckkraft gegen
das Seil und das Gehäuse gedrückt wird
und so einen Widerstand gegen die Bewegung des Gehäuses und
des Bauelements parallel zum Seil bildet.
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Das Seil wird durch die Reibung festgehalten,
die durch den orthogonalen Kontaktdruck ensteht, der durch den Längskompressionsdruck
der Anordnung erzeugt wird, die sich zwischen dem starren äußeren Gehäuse und
dem durch dieses geführten
Seil befindet.
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Die Vorrichtungen zur Kraftübertragung
ermöglichen
somit eine Kontrolle der Festigkeit der Befestigung und die genaue
Positionierung des Gehäuses
zum Seil. Vor der endgültigen
Anbringung der Vorrichtung oder bei dieser Anbringung vor der Inbetriebnahme
kann ein minimaler Kompressionsdruck ausgeübt werden.
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Die Klemmanordnung muss natürlich eine ausreichende
Druck- und Scherfestigkeit aufweisen. Ihre Längsverschiebung bei Ausübung des
Kompressionsdrucks bewirkt ein gleichmäßiges radiales Spannen des
Seils.
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Diese Klemmanordnung kann aus starren Elementen
wie kegelstumpfförmigen
Schließkeilen bestehen,
welche die Zugspannung bei Ausübung des
Axialkompressionsdrucks erzeugen, und zwar auf Grund der durch die
kegelstumpfförmige Öffnung des
Gehäuses
ausgeübten
Reaktion, in das sie eingeführt
sind. Vorzugsweise weist nur ein Ende des Gehäuses eine kegelstumpfförmige Öffnung auf,
die eine kegelstumpfförmige
Spannbacke aufnimmt, die in Richtung auf das entgegengesetzte Ende
des Gehäuses
gezogen wird. Auf diese Weise reibt die Spannbacke bei Anwendung
der Kraft nicht am Seil. Es ist eher das Gehäuse, das sich in Richtung auf das
Ende der Spannbacke mit dem größten Querschnitt
zu bewegt, um es gegen das Seil zu pressen, ohne dieses zu beschädigen.
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Eine gleichmäßige Übertragung der Kräfte auf
die Berührungsfläche zwischen
der Klemmanordnung und dem Seil kann noch erleichtert werden, wenn
die Klemmanordnung in dem Moment eine gewisse Verformung erfährt, in
dem die Vorrichtungen zur Kraftübertragung
den kontrollierten Längskompressionsdruck
ausüben.
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Diese Verformung kann in einem begrenzten Kriechen
des Materials bestehen, aus dem die Klemmanordnung besteht, die
insbesondere die Form einer kegelstumpfförmigen Spannbacke haben kann. Das
begrenzte Kriechen kann auch im Bereich des Gehäuses oder eines Einsatzes auftreten,
der um eine starre kegelstumpfförmige
Spannbacke herum angeordnet ist.
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Nach einer anderen Möglichkeit
ergibt sich die Verformung aus der an sich verformbaren Natur der
ganzen zwischen dem Gehäuse
und dem Seil angeordneten Klemmanordnung oder eines Teils derselben.
Diese Anordnung kann dann ein elastisches, ein körnchenförmiges, ein faserartiges Material
oder auch eine Mischung aus solchen Materialien umfassen und kann
ein- oder mehrstückig
ausgeführt
sein. Sie hat die Eigenschaft, sich in der oder den zu der oder
den Kompressionsdruckrichtungen orthogonalen Richtung/en auszudehnen,
entweder durch an sich elastische Bewegung oder durch die Bewegung der
einzelnen (faserartigen und/oder körnchenförmigen) Teilchen zueinander
oder bezüglich
einem Bindemittel. Die verformbare Anordnung weist eine relativ
hohe Scherfestigkeit auf, wenn sie zwischen dem Gehäuse und
dem Seil zusammengepresst wird, um sich den Längsbewegungen dieser beiden
zueinander entgegenzusetzen.
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Das Gehäuse dient als Auflage für die Klemmanordnung
und als Verbindungsteil mit dem an dem Seil zu befestigenden Element.
Dabei handelt es sich um ein einstückiges Teil, beispielsweise
zylindrisch mit enier kreisförmigen
oder polygonalen Basis, das einen Seilabschnitt vollkommen umgibt.
Dieses Gehäuse
kann aus Metall oder jedem beliebigen anderen, ausreichend steifen
Material gefertigt sein. Es hat den Vorteil, einen relativ leichten
Aufbau aufweisen zu können.
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Der Längskompressionsdruck wird auf
die Klemmanordnung über
Platten, Ringe oder andere Elemente übertragen, die auf den Endflächen der Klemmanordnung
aufliegen. Der Kompressionsdruck kann auf ein Ende der Klemmanordnung
ausgeübt werden,
wobei das andere Ende an einen Anschlag anliegt, der fest mit dem
Gehäuse
verbunden ist, oder auf beide Enden derselben, auf die gesamte oder
nur einen Teil der zugänglichen
Fläche.
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Die Vorrichtungen zur Kraftübertragung
können
ein oder mehrere Elemente umfassen, die sich parallel zum Seil erstrecken
und durch Spannmittel gespannt werden, um die Längsdruckkraft auf die Enden
der Klemmanordnung auszuüben.
Diese Spannelemente (Schraubenbolzen, Vorspannungslitzen oder beliebige
an dere Elemente) können
durch die Klemmanordnung hindurch oder um sie herum geführt sein,
durch das Gehäuse
hindurch oder außerhalb
desselben. Die Vorrichtungen zur Kraftübertragung können auch
eine in ein fest mit dem Gehäuse verbundenes
Gewinde geschraubte und gegen ein Ende der Klemmanordnung gedrückte Mutter
umfassen.
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Bei einer anderen hier vorgeschlagenen Ausführung umfasst
eine Vorrichtung zum Verbinden eines Bauelements und eines Strukturseils
ein starres Gehäuse,
das mit dem Bauelement verbunden ist und das Seil umschließt, wobei
eine Klemmanordnung, die zwischen dem Seil und dem Gehäuse angeordnet
ist, mindestens ein verformbares Material sowie Mittel zur Kraftübertragung
umfasst, die so angeordnet sind, dass sie parallel zum Seil eine
längs wirkende
Druckkraft auf die Klemmanordnung ausüben, wobei die Klemmanordnung
unter der Wirkung der längs
wirkenden Druckkraft gegen das Seil und das Gehäuse gedrückt wird und so einen Widerstand gegen
die Bewegung des Gehäuses
und des Bauelements parallel zum Seil bildet. Die Mittel zur Kraftübertragung
können
den vorstehend erwähnten
entsprechen. Als Variante können
sie so angeordnet sein, dass sie eine Längskomponente der auf das Seil
durch das Bauelement ausgeübten
Last in einen längs
wirkenden Druck der verformbaren Anordnung umwandeln.
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Weitere Aspekte der Erfindung beziehen
sich auf ein Verfahren, wie es in den Ansprüchen 21 bis 25 beschrieben
ist, bei dem eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art zum Verbinden
eines Bauelements mit einem Strukturseil oder symmetrisch eines Strukturseils
mit einem Bauelement zum Einsatz kommt, sowie auf eine Hängebrücke, wie
sie in Anspruch 26 erwähnt
ist.
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Weitere Besonderheiten und Vorteile
der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung
nicht erschöpfender
Ausführungsbeispiele
hervor, mit Bezug zu den beigefügten
Zeichnungen, in denen:
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1 ein
Prinzipschema einer Vorrichtung zum Verbinden nach der vorliegenden
Erfindung im Längsschnitt
ist;
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die 2 bis 5 Schemata unterschiedlicher Ausführungsformen
der Vorrichtung der 1 im Querschnitt
sind;
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und 6 ein
Schema einer nicht beanspruchten Vorrichtung ist;
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7 ein
Schema entlang der in 8 eingezeichneten
Ebene VII-VII eines weiteren Beispiels einer Verbindungsvorrichtung
nach der Erfindung im Längsschnitt
ist;
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8 ein
Schema dieser Vorrichtung entlang der in 7 eingezeichneten Ebene VIII-VIII im Querschnitt
ist;
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die 9 bis 12 Schemata anderer Beispiele für Verbindungsvorrichtungen
im Längsschnitt
sind;
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13 ein
Schema einer weiteren Ausführungsvariante
im Aufriss ist;
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14 eine
Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante
einer Vorrichtung der Erfindung im Längsschnitt ist; und
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15 ein
Schema einer Hängebrücke nach der
Erfindung ist.
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Die 1 und 2 zeigen eine Verbindungsvorrichtung,
die um ein Seil 1 oder eine Anordnung von Seilen herum
angebracht ist. Das zu befestigende Element ist durch geeignete,
nicht dargestellte Mitetl mit einem zylindrischen Gehäuse 2 verbunden.
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Eine verformbare Klemmanordnung 3,
die in dem dargestellten Beispiel die Form einer Hülse aus Elastomer
hat, ist um das Seil 1 herum innerhalb des zylindrischen
Gehäuses 2 angeordnet.
Zwei Anlageelemente 4, die in Form von Ringen vorgesehen
sein können,
sind jeweils an die beiden Enden der verformbaren Anordnung 3 gedrückt und
reichen in das zylindrische Gehäuse 2 hinein.
Mit den beiden Anlageelementen 4 wird eine Längsdruckkraft
F auf die verformbare Anordnung 3 ausgeübt. In dem dargestellten Beispiel
wird die Kraft F auf jedes der beiden Elemente 4 an beiden
Enden des Gehäuses 2 ausgeübt.
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Die verformbare Anordnung 3 ist
mit einem bestimmten Radialspiel zwischen dem Seil und dem Gehäuse 2 angeordnet.
Wenn durch die Kraft F auf diese Druck ausgeübt wird, dehnt sie sich radial
so aus, dass sie nach innen gegen das Seil 1 und nach außen gegen
das zylindrische Gehäuse 2 gedrückt wird.
Auf diese Weise bewirkt sie eine Reibung zwischen dem Seil 1 und
dem Gehäuse 2,
an dem das zu befestigende Element angebracht ist. Wenn die axial
wirkende Druckkraft F ausreicht und wenn die Anordnung 3 eine
geeignete Scherfestigkeit hat, werden durch diese Reibung die gewünschte Verbindung
hergestellt und Längsbewegungen
von Seil 1 und Gehäuse 2 zueinander
verhindert.
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In dem Beispiel der 2 besteht das Seil 1 aus einem
Komplex von nebeneinander angeordneten Strängen 6. Jeder Strang 6 kann
selbst eine Mehrzahl von Elementarfäden umfassen. Die verformbare
Anordnung 3 hat eine zu dem zwischen dem Umfang des Seils
und der Innenseite des Gehäuses 2 befindlichen
Raum komplementäre
Form. Diese Form kann durch Formguss der verformbaren Anordnung 3 oder
auch durch Verformung einer Hülse
aus Elastomer mit ursprünglich
zylindrischer Form erreicht werden.
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Bei der Variante der 3 grenzen die Stränge 6, die das Seil 1 bilden,
nicht unmittelbar aneinander an, sondern sind voneinander beabstandet. Das
Elastomermaterial der verformbaren Anordnung 3 befindet
sich ebenfalls in den Zwischenräumen
zwischen den Strängen 6.
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Bei der Variante der 4 wird das Seil 1 von einem
metallenen Volldraht mit zylindrischem Querschnitt gebildet. Die
verformbare Anordnung 3 kann dann einfach die Form einer
zylindrischen Hülse
haben.
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In dem Beispiel der 5 wird das Seil 1 von einer
Litze aus sieben verdrillten Metalldrähten 7 gebildet, die
durch einen Kunststoffmantel 8 geschützt sind, wobei zwischen den
Drähten 7 und
dem Mantel 8 ein haftendes Material 9 vorgesehen
ist, beispielsweise aus Elastomer. Eine solche Litze ist in der
europäischen
Patentanmeldung 0 855 471 beschrieben. Die verformbare
zylindrische Hülse 3 drückt dann
gegen den Mantel 8 der Litze. Die Reibung dieser Hülse 3 am
Gehäuse 2 und
an der Hülse 8 bewirkt
die gewünschte
Verbindung, zusammen mit der Haftung des Materials 9 an
den Drähten 7 und
dem Mantel 8.
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In den Beispielen der 2 bis 5 ist das Gehäuse 2 ein einstückiges Teil
mit im Wesentlichen zylindrischer Form. Die Basis dieser zylindrischen
Form ist in den dargestellten Beispielen kreisförmig, sie könnte jedoch auch von anderer,
insbesondere polygonaler Form sein. Dadurch, dass das Gehäuse 2 einstückig ausgebildet
ist, kann sein Aufbau für
eine Verbindung, die einer gegebenen Last standhält, relativ leicht sein, insbesondere
leichter, als wenn es aus einer Verbindung mehrerer Schalen nach
Art der herkömmlichen
Spannringe bestünde.
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Die Ausführungsvariante der 6 zeigt, dass das Gehäuse 2a,
an dem das zu befestigende Element angebracht ist, das Seil 1 auch
nur teilweise umgeben kann. In dem dargestellten Beispiel ist das Seil 1 auf
etwa 240° umschlossen,
was die Anbringung des Gehäuses 2a ohne
dessen vorheriges Schieben auf das Seil 1 ermöglicht und
die Montage in bestimmten Fällen
erleichtern kann. An den Enden des Gehäuseumfangs sind nach innen
gerichtete, umgebogene Ränder 2b angeordnet,
um den Halt der verformbaren Anordnung zwischen dem Seil und dem
Gehäuse
zu gewährleisten. 6 zeigt ferner, dass die
verformbare Anordnung 3 auch aus mehreren Elementen 3a, 3b bestehen
kann, die um das Seil 1 herum angeordnet sind.
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Die 7 und 8 zeigen eine mögliche Ausführungsform
der Mittel zur Übertragung
des längs wirkenden
Drucks im Falle eines Seils mit einer wie in 3 dargestellten Struktur. Bei diesem
Beispiel besteht die verformbare Anordnung 3 in einer Einheit aus
einem Elastomer, die von sieben zylindrischen Kanälen 11 mit
einem Durchmesser durchzogen ist, der geringfügig über dem Durchmesser der sechs Stränge 6 liegt,
von denen das Seil gebildet wird, und von drei weiteren zylindrischen
Kanälen 12,
die symmetrisch über
den Querschnitt des Gehäuses
verteilt und dazu vorgesehen sind, drei gewindete Stangen 13 mit
etwas kleinerem Durchmesser aufzunehmen. Die gewindeten Stangen 13 sind
durch entsprechende, in den Anlageelementen 4 vorgesehene Öffnungen
geführt.
Die Stangen 13 stehen an beiden Enden des Gehäuses 2 heraus,
wo sie Muttern 14 aufnehmen. Das Anziehen dieser Muttern
setzt die Stangen 13 unter Druck, wodurch sie den längs wirkenden Druck
auf die verformbare Anordnung 3 ausüben. Unter Wirkung dieses Drucks
kommt die verformbare Anordnung 3 zum Anliegen am Inneren
des Gehäuses 2 und
spannt so die Stränge 6.
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Als Variante könnten die gewindeten Stangen 13 nach
außerhalb
der verformbaren Anordnung 3 geführt sein, durch die Wand des
Gehäuses 2 oder außerhalb
desselben. Diese Stangen können
auch durch andere Spannelemente wie beispielsweise Vorspannungslitzen,
die an ihren Enden durch konische Schließbänder verankert sind, ersetzt
werden.
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Bei der vorteilhaften Ausführungsform
der 9 umfasst die verformbare
Klemmanordnung mehrere (in dem dargestellten Beispiel drei) Abschnitte 3c, 3d, 3e aus
verformbarem Material, die hintereinander entlang dem Seil angeordnet
sind. Die sEndabschnitte 3c, 3e werden durch die
Anlageelemente 4 einem Druck ausgesetzt, während zwischen den
angrenzenden Abschnitten starre Einsätze 15 vorgesehen
sind. Sie können
insbesondere ringförmig
sein. Ihre Aufgabe ist es, ein Kriechen des verformbaren Materials
der Klemmanordnung von der Seite des Seils 1 her zu verhindern,
auf welche die Querlasten in Richtung auf die entgegengesetzte Seite
wirken. Sie sind eine Unterstützung
für das
Seil 1, wenn ein solches Kriechen auftritt, und sobald
diese Unterstützung
hergestellt ist, hört
das Kriechen auf, da das verformbare Material in Querrichtung praktisch
nicht mehr transversal beansprucht wird. Die Einsätze 15 und
die Anlageelemente 4 weisen bezüglich dem Seil 1 vorteilhafteniveise
Radialspiele auf, die so eingestellt sind, dass dieses einem konstanten
oder im Wesentlichen konstanten Krümmungsradius folgt, wenn er
an diese Einsätze
anliegt, um unerwünschte
Krümmungen
zu minimieren.
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Bei der Ausführungsform der 10 wird die Längsdruckkraft auf nur eine
Seite des Gehäuses 16 ausgeübt. Am anderen
Ende des Gehäuses
wird die verformbare Anordnung 3 von einem mit dem Gehäuse 16 fest
verbundenen Bereich wie beispielsweise einer nach innen gerichteten,
umgebogenen Randleiste 17 zurückgehalten. Auf der Seite,
auf welche die Spannung ausgeübt
wird, weist das ringförmige Auflageelement 18,
das sich auf der verformbaren Anordnung 3 abstützt, eine
nach außen
gerichtete, ringförmige
Randleiste 19 auf, die mit Öffnungen versehen ist, die
an dem Gehäuse
befestigte Schraubenbolzen 21 aufnehmen. Das Anziehen von
Muttern 22 auf den Schraubenbolzen 21 ermöglicht dann
das Komprimieren der Anordnung 3 zwischen der Randleiste 17 und
dem Auflagering 18.
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Die in 10 dargestellte
Verbindungsvorrichtung umfasst ein Einstellungselement, das in das Innere
des Gehäuses 16 quer
zur Richtung des Seils hi neinreicht. Dieses Element besteht aus
einer Schraube 23, die mehr oder weniger tief in das Gehäuse 16 eingeführt werden
kann, damit das für
die verformbare Anordnung 3 verfügbare Volumen verändert werden
kann, wodurch auch die Zugspannung verändert werden kann.
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In dem Beispiel der 10 besteht das Seil 1, wie mit
Bezug zu 5 angegeben,
aus einer oder mehreren Litzen, die durch einen eigenen Mantel 8 aus
Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen hoher Dichte (PE-HD),
geschützt
sind, und besteht die verformbare Anordnung 3 aus einem
Elastomer, beispielsweise Neopren. Zwischen der verformbaren Anordnung 3 und
dem Mantel 8 des Seils ist eine starre Zwischenschicht 24 vorgesehen,
um dem mittelmäßigen Reibungskoeffizienten
zwischen dem PE-HD und dem Neopren Rechnung zu tragen. Diese Schicht 24 kann
insbesondere aus PE-HD bestehen, da der Reibungskoeffizient zwischen
PE-HD und PE-HD besser ist. An ihrer Außenseite, d. h. in Richtung
der verformbaren Anordnung 3, hat die Zwischenschicht 24 quer
zur Richtung des Seils verlaufende Erhabenheiten wie Riefen 25,
um die Reibung zu erhöhen.
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11 zeigt
eine Ausführungsvariante
nach 10, bei der die
starre Zwischenschicht 26 auf der Seite der umgebogenen
Innenrandleiste 17 des Gehäuses 16 mit einer
umgebogenen Außenrandleiste 26a abschließt. Die
umgebogenen Randleisten 17 und 26a liegen aneinander
axial an, und die verformbare Anordnung 3 wird der Länge nach
zwischen der Leiste 26a und dem Auflagering 18 komprimiert,
der das Ende der Klemmanordnung, das dem entgegengesetzt ist, das
an der äußeren Randleiste 26a anliegt,
in Richtung auf diese Randleisten zieht. Dadurch ist die Radialspannung
zwischen dem Gehäuse 16 und
der Zwischenschicht 26 sichergestellt, wobei letztere die
Zugspannung auf das Seil 1 überträgt. Bei dieser Variante ist
die einzige Berührungsfläche, an
der Reibung erzeugt wird, die zwischen der Schicht 26 und
dem Seil 1, wodurch jegliches Problem des Gleitens ausgeschaltet
ist, das sich an der Oberfläche
des verformbaren Materials ergeben könnte.
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Die 12 und 13 zeigen Ausführungen,
bei denen die auf die verformbare Anordnung ausgeübte Längsdruckkraft
aus einer Umwandlung der Längs komponente
der auf das Seil durch das zu befestigende Element ausgeübten Last
C resultiert. Bei beiden dargestellten Beispielen ist das Seil 1 in
geneigter Position und ist die Last C vertikal gerichtet.
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Bei dem Beispiel der 12 ist ein ringförmiger Anschlag 27 an
dem Seil 1 befestigt und übt auf dieses eine moderate
Zugspannung aus. Das untere Ende der verformbaren Anordnung 3 liegt
an diesen Anschlag 27 und ihr oberes Ende an eine umgebogene
innere Randleiste 28 an, die fest mit dem Gehäuse 29 verbunden
ist. Die von dem zu befestigenden Element auf das Gehäuse 29 übertragene
Last C hat eine Längskomponente
Ci, die vom oberen zum unteren Ende der verformbaren Anordnung gerichtet ist.
Diese Längskomponente
Ci zieht die Randleiste 28 in Richtung auf die verformbare
Anordnung 3, die zwischen dem Anschlag 27 und
der Randleiste 28 komprimiert wird. Es sei im Übrigen angemerkt,
dass der Gleitwiderstand, den die Vorrichtung aufweist, höher ist
als der nur durch den am Seil befestigten Anschlag 27 bereitgestellte.
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Im Falle der 13 ist das zu befestigende Element 31 an
einem Hebel 32 befestigt, der an seinem entgegengesetzten
Ende an eine Halterung 33 angelenkt ist, die fest mit dem
Gehäuse 34 verbunden
ist, wobei die Gelenkachse A horizontal und quer zum Seil 1 verläuft. Ein
Zwischenbereich des Hebels 32 wird gegen ein Auflageelement 35 gedrückt, das in
das Gehäuse 34 hineinragt,
wo es den Längskompressionsdruck
auf ein Ende der verformbaren Anordnung ausübt, deren entgegengesetztes
Ende an eine umgebogene Randleiste 36 des Gehäuses 34 anschlägt, wie
es der Aufriss des Gehäuses
in der Figur zeigt. Diese Anordnung überträgt die Längskomponente Ci der Last auf
die verformbare Anordnung 3 mit einer Verstärkung, die
von den Abmessungen des Hebels 32 abhängt.
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Bei der in 14 dargestellten Verbindungsvorrichtung
ist das im Wesentlichen zylindrische Gehäuse 50 von einer kegelstumpfförmigen Axialöffnung 51 durchzogen.
Im Falle eines Hängeseil-Befestigungsspannrings
ist an das Äußere des
zylindrischen Gehäuses 50 ein
Steg 52 geschweißt,
der eine am oberen Ende des Hängeseils
befestigte Abdeckung aufnehmen soll.
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Das zylindrische Gehäuse 50 umfasst
ferner beidseits der kegelstumpfförmigen Öffnung 51 zwei Innengewinde 53, 54.
Das Gewinde 53 ist am Umfang einer zylindrischen Aussparung 55 gebildet,
die über
der kegelstumpfförmigen Öffnung 51 gebildet
ist (nach links in 13).
Diese Öffnung 55 nimmt
das untere Ende eines Hülsenelements 56 auf,
das mit einer radialen Erhöhung 57 versehen
ist. Eine Mutter 58 mit Außengewinde liegt an die Erhöhung 57 an und
wirkt mit dem Gewinde 53 zusammen, um das Hülsenelement 56 mit
dem Gehäuse 50 zu
verbinden.
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Das Gewinde 54 ist am Umfang
einer weiteren zylindrischen Aussparung 60 gebildet, die
unter der kegelstumpfförmigen Öffnung 51 gebildet
ist. Dieses Gewinde 54 nimmt ein komplementäres Außengewinde 61 auf,
das an einem oberen Ende eines anderen Hülsenstücks 62 gebildet ist,
um dieses Hülsenstück 62 mit
dem Gehäuse 50 zu
verbinden.
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Die Hülsenstücke 56, 62 erstrecken
sich zwischen zwei aufeinander folgenden Spannringen am Trägerseil.
Die Hülsenstücke 62,
die an die unteren Seiten der Gehäuse 50 anschließen, haben
einen etwas größeren Durchmesser
als die Hülsenstücke 56, die
an die oberen Seiten der Gehäuse
anschließen. Diese
beiden Hülsenstücke 56, 62 überlappen
sich auf einer bestimmten Länge
in dem Zwischenraum, der zwei Spannringe trennt. Dieses teleskopische Überlappen
ermöglicht
eine Verkürzung
der Hülse zwischen
den Spannringen, was die Montage erleichtert, und lässt unterschiedliche
Dilatationen zwischen den Materialien zu.
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Auf diese Weise entsteht eine Schutzhülse für das Hängeseil,
das ohne Übergang
an die Spannringe anschließt,
wodurch ein zuverlässiger
Schutz und eine schöne
Gesamtästhetik
gewährleistet
sind. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus dem eventuellen Anspruch
nach einer Möglichkeit
zum Einblasen trockener Luft in die Hülse eines Trägerseils
einer Hängebrücke, um
Feuchtigkeit zu entziehen: bei der Ausführung der 14 ist die im Bereich der Verankerungen
der Hängeseile
erforderliche Dichtheit problemlos gewährleistet und dennoch eine
Luftzirkulation möglich,
während
dies bei den Spannringen des Stands der Technik, die durch Verschraubung
mehrerer Schalen erhalten werden, mit großen Problemen verbunden ist.
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Die kegelstumpfförmige Öffnung 51 des Gehäuses 50 nimmt
eine komplementäre
kegelstumpfförmige
Spannbacke 64 auf, die das Verklemmen zwischen Seil und
Gehäuse
sicherstellt. Wie dies üblich
ist, kann die Spannbacke 64 aus mehreren, beispielsweise
drei unterschiedlichen winkligen Abschnitten bestehen. Zur Unterseite
des Gehäuses 50 hin,
die dem Ende mit dem größten Durchmesser
der kegelstumpfförmigen Öffnung und
der kegelstumpfförmigen
Spannbacke entspricht, wird die Spannbacke 64 von einer
Mutter 65 angezogen, die mit einem Außengewinde versehen ist, das
mit dem Innengewinde 54 zusammenwirkt.
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Vor der Befestigung des Hängeseils
an der Platte 52 wird die Mutter 65 in die Aussparung 60 geschraubt,
um die Spannbacke 64 zum oberen Ende der kegelstumpfförmigen Öffnung 51 mit
kleinerem Durchmesser hin zu drücken.
Die Spannbacke 64 wird auf diese Weise der Länge nach
zwischen ihrer kegelstumpfförmigen
Berührungsfläche mit
dem Gehäuse 50 und
ihrem von der Mutter 65 gespannten hinteren Ende komprimiert.
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In dem Augenblick, in dem diese Zugspannung
ausgeübt
wird, erfährt
die Spannbacke 64 eine längs wirkende Kompression, die
durch die Zugspannung der Mutter 65 gesteuert wird und
sich in einer quer wirkenden Zugspannung des Seils 1 äußert. Durch
Ausübung
dieser Zugspannung kann man das Gehäuse vorab fest mit dem Seil
verbinden (oder das Seil fest in dem Gehäuse unterbringen), dann die ganze
Einheit montieren und dennoch die Positionierung der Bestandteile
beibehalten. Wenn anschließend
die Last durch das Einhängen
der Hängeseile übertragen
wird, wird die längs
wirkende Kompressionskraft durch die von dem Gehäuse 50 (nach rechts in 14) übertragene Last größer und
die Positionierung nicht verändert.
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Außerdem ist bei der Verbindungsvorrichtung
nach 14 auf Grund der
selbstverklemmenden Funktion die Sicherheit zu jedem Zeitpunkt garantiert,
und zwar selbst in den Fällen,
in denen eine leichte Bewegung des Hängeseils nach oben stattfinden
könnte.
Die Anordnung ist auch im Falle einer auf das Hängeseil möglicherweise ausgeübten Überbelastung
selbstverklemmend.
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Die Kraftübertragungsmutter 65 wird
mittels eines geeigneten Werkzeugs wie einem Zapfenschlüssel auf
ein vorbestimmtes Moment angezogen, um eine ausreichende Zugspannung
zwischen dem Seil 1 und dem Gehäuse 50 zu gewährleisten.
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Bei einem Mehrlitzenseil kann die
Wirksamkeit der Zugspannung noch durch Ausfüllen der Zwischenräume zwischen
den Litzen mittels gekrümmter Einsätze aus
Kunststoff erhöht
werden (siehe EP-A-0 789 110). Zur Erhöhung des Reibungskoeffizienten zwischen
den Litzen und/oder den Litzen und der Spannbacke kann ferner ein
Glasfasergewebe um die Litzen herum vorgesehen werden.
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Zur Begrenzung des Kriechens der
kegelstumpfförmigen
Spannbacke 64 kann diese aus Kunststoff gefertigt sein,
beispielsweise aus PE-HD oder Polyamid, und ist das Volumen, das
sie einnimmt, begrenzt.
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Nachdem einmal die mit der Mutter 65 gesteuerte
Zugspannung ausgeübt
ist, versucht man, ein zusätzliches
Kriechen des Materials der Spannbacke 64 zu verhindern.
Hierzu wird die Spannbacke so weit wie möglich in ihre kegelstumpfförmige Aufnahme
gedrückt.
Insbesondere kann ein Keil 66 verwendet werden, der im
oberen Teil der 14 dargestellt
ist, der nach dem Anziehen gegen das Ende der Spannbacke 64 mit
dem kleinsten Querschnitt gedrückt
wird, um dieses Ende zu verschließen und ein zu starkes Kriechen
der Spannbacke zu verhindern. Auf der entgegengesetzten Seite ist
die Mutter 65 so vorgesehen, dass sie ebenfalls das Kriechen
des Materials der Spannbacke verhindert.
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Für
die Montage der Tragkonstruktion einer Hängebrücke, die mit Verbindungsvorrichtungen nach 14 hergestellt wurde, wird
wie folgt vorgegangen:
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- – man
zerschneidet die Hülsenstücke 56, 62 und schweißt an ihre
Enden die Verbindungsstücke,
welche die umgebogenen Ränder 57 und
die Gewinde 61 aufweisen;
- – man
schneidet die Litzen, die das Seil 1 bilden, auf die genaue
Länge zu;
- – man
markiert auf den Litzen genau die Position jedes Gehäuses 50 zum
Einhängen
der Hängeseile 41 und/oder
das Einlegen an der Spitze der Tragpfeiler 40;
- – man
schiebt auf das Seil in geeigneter Reihenfolge die Hülsenstücke 56, 62,
die Muttern 58, 65, die Spannbacken 64,
die Gehäuse 50 und
die als Option vorgesehenen Keile 66 von einem Ende oder
beiden Enden des Seils her auf;
- – man
bewegt jedes Gehäuse 50 zu
der bezeichneten Stelle am Seil und drückt die Spannbacke 64 nach
ihrem Einführen
in ihre Öffnung 51 fest
in diese hinein, indem mittels der Mutter 65 die erforderliche Zugspannung
ausgeübt
wird;
- – nach
dem Anziehen der Mutter 65 führt man das Ende des Hülsenelements 56 und
den als Option vorgesehenen Keil 66 in die Aussparung 55 ein,
verbindet dieses Hülsenelement 56 mittels
der Mutter 58 mit dem Gehäuse 50; auf der entgegengesetzten Seite
des Gehäuses 50 führt man
ebenso das Hülsenelement 62 durch
Schrauben seines gewindeten Endes 61 in die Aussparung 60 ein;
- – nach
der so erfolgten Anbringung aller Gehäuse befestigt man das Seil
in seiner Position auf den Tragpfeilern, verankert die Enden der
Litzen und hängt schließlich die
Hängeseile
ein.
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Durch die verwendete Verbindungsvorrichtung
ermöglicht
diese Vorgehensweise eine genaue und zuverlässige Montage der Tragkonstruktion.
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Im Übrigen hat diese Vorgehensweise
auch vergleichbare Vorteile hinsichtlich Zuverlässigkeit und Genauigkeit, wenn
eine Vorrichtung nach den 1 bis 11 verwendet wird, bei der
eine verformbare Klemmanordnung statt einer kegelstumpfförmigen Spannbacke
verwendet wird.
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Außerdem entsteht auf diese Weise
ein durch die Verbindungskontinuität der Hülsenstücke 56, 62 ästhetisch
relativ schönes
Bauwerk. Diese Schutzhülle 56, 62 ist
allerdings dennoch optional. Bei einer anderen Ausführung, die
insbesondere im Fall einer kompletten Vorfertigung zum Tragen kommen
kann, erstrecken sich die Hülsenstücke durchgehend
von einem Spannring zum anderen, was die Dichtheit erhöht.
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15 stellt
schematisch eine Hängebrücke mit
einem oder mehreren Tragseilen 1 dar, die mit Verbindungsvorrichtungen
nach der Erfindung versehen sind. Das Tragseil 1 ist an
den beiden Enden der Brücke
verankert und über
Tragpfeiler 40 geführt.
An dem Tragseil sind Hängeseile 41 befestigt,
welche die Fahrbahnplatte 42 der Brücke tragen sollen. Die Hängeseile 41 sind
an dem Tragseil an ihren oberen Enden befestigt, die in Gehäusen 43 verankert
sind, die Teil der Verbindungsvorrichtungen der vorstehend beschriebenen
Art sind. Diese Vorrichtungen verhindern, dass die vertikalen Hängeseile 41 durch die
Wirkung der zum Seil parallelen Komponente, die vertikal von der
Fahrbahnplatte 42 ausgeübt
wird, das Seil entlang gleiten. Im Falle einer Hängebrücke ohne Hängeseile kann das mit dem Gehäuse 43 verbundene
Bauelement direkt ein fest mit der Fahrbahnplatte verbundenes Teil
sein.
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Das Tragseil 1 wird an der
Spitze der Tragpfeiler 40 umgelenkt, an dem die Zugkraft
unsymmetrisch sein kann. Es kann sich also als erforderlich erweisen,
das Seil zu blockieren, um sein Gleiten bezüglich der Tragpfeiler zu verhindern.
Hierzu werden oben auf den Tragpfeilern 40 Gehäuse 44 angebracht,
welche das Seil 1 umgeben, um es wie vorstehend beschrieben
bezüglich
den Tragpfeilern zu blockieren.