EP0153337B1 - Verankerung von freischwingenden zugelementen aus stahl eines dynamisch beanspruchten bauteiles - Google Patents

Verankerung von freischwingenden zugelementen aus stahl eines dynamisch beanspruchten bauteiles Download PDF

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EP0153337B1
EP0153337B1 EP84902907A EP84902907A EP0153337B1 EP 0153337 B1 EP0153337 B1 EP 0153337B1 EP 84902907 A EP84902907 A EP 84902907A EP 84902907 A EP84902907 A EP 84902907A EP 0153337 B1 EP0153337 B1 EP 0153337B1
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EP
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tension elements
ring
tension
anchor body
bores
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Peter Matt
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Losinger AG
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    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E04C5/12—Anchoring devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/14—Towers; Anchors ; Connection of cables to bridge parts; Saddle supports

Definitions

  • the invention is based on anchoring free-swinging steel tensile elements of a dynamically stressed component, which tensile elements are deflected twice in the anchoring area, with an anchor body with mutually parallel bores through which the tensile elements are guided and at their ends in conically outwardly opening spaces of the bores are anchored by means of clamping wedges, with support means being provided in the deflection area of the anchor body to absorb deflection forces, against which the tension elements bear, and with an expansion ring for bundling the tension elements emerging from the anchor body bores and passing through the expansion ring (CH-A-430135).
  • support means are introduced into the deflection area of the armature body, against which the wires rest.
  • these support means center the wires in a predetermined position with respect to the anchor body.
  • the support means are inserted in the spaces between the wires and the respective bore wall and fill these spaces.
  • the support means consist of a material that is softer than the material of the wires and / or the anchor body. This measure does reduce the friction at the deflection points of the wires in order to largely avoid breakage of friction and corrosion.
  • the friction and breakage are not completely eliminated, precisely because the spaces between the wires and the respective hole wall are completely filled with the support means and the wires lie tightly against the hole walls over the entire length of the holes, so that they cannot swing freely.
  • the most commonly used solution consists of filling the anchoring area in a force-fitting manner with rods, wires or strands of a suspension cable.
  • potting anchoring is discussed in DE-A-2614821.
  • a casting compound made of fine zinc or zinc alloys is provided, which has properties that prevent fretting corrosion.
  • the function of such backfilling is to gradually remove the force of the rods, wires or strands so that they no longer reach the deflection point on the support plate, or are weakened in a harmless manner. This measure in no way increases the vibration resistance of the rods, the wires or the strands.
  • the anchorages described in the last two publications relate only to the deflecting forces that arise in the area of an anchor body or a support plate and in no way solve problems that are caused by deflecting forces acting on the second deflecting point, where the individual tension elements are bundled into one link.
  • the invention specified in claim 1 was based on the object of creating anchoring of freely oscillating steel tension elements of a dynamically stressed component, which makes it possible that the tension elements passing through the bores of the anchor body are not exposed to any friction, the force being transmitted to the terminals by means of which the tension elements are anchored in the bores of the anchor body.
  • the deflection forces at the first deflection point are thus to be eliminated.
  • the deflection forces at the second deflection point, where the tension elements converge to form a bundle are also to be eliminated.
  • the object is achieved with an anchoring according to the preamble of claim 1 by the features of the characterizing part of claim 1.
  • the diameter of each hole is advantageously 2 to 5 mm larger than that of the tension elements.
  • the illustrated tension member made of steel of a dynamically stressed component, which tension member e.g. B. is a free-hanging suspension cable of a cable-stayed bridge, is fanned out on its end to be anchored in individual tension elements 4 (rods, wires or strands).
  • the part of the tension member to be anchored is arranged in a tubular guide sleeve 8.
  • the guide sleeve 8 can be made of plastic or sheet steel and is intended for concreting.
  • the end parts of the tension elements 4 are carried out through mutually parallel bores 2 of an anchor body 1. With the anchor body 1, a clamping ring 7 is screwed, which in turn is welded to the guide sleeve 8.
  • the anchor body 1 is usually made of steel.
  • the bores 2 have conically opening spaces 2a, in which clamping wedges 3 are inserted, by means of which the end parts of the tension elements 4 are anchored to the anchor body 1.
  • the diameter D of each bore 2 in its section 2c, which extends from the conically opening space 2a to approximately the outlet end 2b, is constant and larger than that d of the tension element 4.
  • the diameter D of each bore 2 is 2 to 5 mm larger than that of the tension elements 4.
  • oscillatable support means made of a material that is softer than the material of the anchor body 1 or the tension elements 4 resting against the support means 4 are provided.
  • the support means are only provided in the area of the outlet ends 2b.
  • the support means Consist of an elastically flexible ring 5, 13, 14, which is accommodated in a circular recess 11 in the wall of the outlet end 2b of each bore 2 and which oscillates with the tension element 4.
  • the rings 5, 13, 14 are advantageously glued to the wall of the circular recess 11.
  • the resilient ring 5, 13, 14 can have the shape of a polygon, a trapezoid or a circle.
  • the support means can consist of a perforated, resiliently flexible disk 6, which is held on the anchor body 1 by means of the clamping ring 7 on the outlet side of the bores 2, lying against the end face of the anchor body.
  • the holes 12 of the disk 6 are aligned with the bores 2 of the anchor body 1, so that the tension elements 4 emerging from the anchor body bores 2 pass through the holes 12.
  • the perforated edges of the disk 6 lie closely against the tension elements 4.
  • the disc 6 vibrates with the tension elements 4 passing through its holes 12.
  • the expansion ring has an insert 10 lying on the tension elements 4 on its surface facing the tension elements 4. The material of the insert 10 is softer than that of the expansion ring 9 or the tension elements 4.
  • the free space between the tension elements and the bore walls in the anchor body means that the tension elements are not subjected to any friction, the tensile force being transmitted 100% directly to the terminals.
  • the measures described above significantly increase the vibration resistance and thus the service life of the tension elements both in the first deflection point on the anchor body and in the second deflection point on the expansion ring.

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Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Verankerung von freischwingenden Zugelementen aus Stahl eines dynamisch beanspruchten Bauteiles, welche Zugelemente im Verankerungsbereich zweimal abgelenkt sind, mit einem Ankerkörper mit zueinander parallel verlaufenden Bohrungen, durch welche die Zugelemente durchgeführt und an ihren Enden in sich konisch nach aussen öffnenden Räumen der Bohrungen mittels Klemmkeile verankert sind, wobei zwecks Aufnahme von Ablenkkräften im Ablenkbereich des Ankerkörpers Stützmittel vorgesehen sind, an welchen die Zugelemente anliegen, und mit einem Spreizring zum Bündeln der aus den Ankerkörperbohrungen austretenden und den Spreizring durchlaufenden Zugelemente (CH-A-430135).
  • Die Verankerung eines gespannten Zuggliedes für grosse Belastungen in einem Betonbauteil ist in der DE-A-2753112 beschrieben. Der innerhalb des Betonbauteiles liegende Teil des Zuggliedes hat keinen Verbund mit dem Betonbauteil, weil er von einem Umhüllungsrohr umgeben ist. Dieser Teil des Zuggliedes kann deshalb nach dem Entlasten und Lösen seiner Verankerung aus dem Betonbauteil entfernt werden. Dadurch wird eine spätere Auswechselbarkeit des Zuggliedes, das z. B. ein Schrägseil einer Schrägseilbrücke ist, ermöglicht, wenn das Schrägseil schadhaft geworden ist. Durch diese Lösung wird aber nicht der Bruchschaden durch auf die Schrägseile wirkende Ablenkkräfte beseitigt und die Schwingungsfestigkeit der Schrägseile nicht erhöht.
  • Diese Nachteile versucht die Lehre nach der CH-A-541 693 zu beseitigen. Zwecks Aufnahme der Ablenkkräfte der hinter dem Ankerkörper zu einem Bündel zusammenlaufenden Drähte werden in Ablenkbereich des Ankerkörpers Stützmittel eingeführt, gegen welche die Drähte anliegen. Ausserdem zentrieren diese Stützmittel die Drähte gegenüber dem Ankerkörper in einer vorbestimmten Lage. Zu diesem Zweck sind die Stützmittel in den Räumen zwischen den Drähten und der jeweiligen Bohrungswand eingefügt und füllen diese Räume aus. Die Stützmittel bestehen aus einem Material, das weicher ist als das Material der Drähte und/oder des Ankerkörpers. Durch diese Massnahme wird zwar die Reibung an den Ablenkstellen der Drähte herabgesetzt, um einen Reibungs-und Korrosionsbruch weitgehend zu vermeiden. Die Reibung und der Bruch werden aber nicht vollständig eliminiert, gerade aus dem Grunde, dass die Räume zwischen den Drähten und der jeweiligen Bohrungswand vollständig mit den Stützmitteln ausgefüllt sind und die Drähte dicht an den Bohrungswänden über die gesamte Länge der Bohrungen anliegen, so dass sie nicht unbehindert schwingen können.
  • Die meistgebrauchte Lösung besteht in einer mit Stäben, Drähten oder Litzen eines Aufhängekabels kraftschlüssig verbundenen Verfüllung des Verankerungsbereiches. Eine solche Vergussverankerung ist in der DE-A-2614821 erörtert. Im Bereich der Ablenkstelle an dem der Abstützplatte zugewandten Ende der Ankerhülle ist eine Vergussmasse aus Feinzink oderZinklegierungen vorgesehen, die reibkorrosionsverhindernde Eigenschaften aufweist. Die Funktion einer solchen Verfüllung besteht darin, die Kraft der Stäbe, Drähte oder Litzen allmählich abzutragen, so dass sie die Ablenkstelle bei der Abstützplatte nicht mehr, oder auf ungefährliche Weise abgeschwächt, erreicht. Durch diese Massnahme wird keineswegs die Schwingungsfestigkeit der Stäbe, der Drähte bzw. der Litzen erhöht.
  • Die in den zwei letztgenannten Veröffentlichungen beschriebenen Verankerungen beziehen sich nur auf die im Bereich eines Ankerkörpers bzw. einer Abstützplatte entstehenden Ablenkkräfte und keineswegs Probleme lösen, die durch auf der zweiten Ablenkstelle wirkende Ablenkkräfte, wo die einzelnen Zugelemente zu einem Glied gebündelt werden, verursacht sind.
  • Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Verankerung von frei schwingenden Zugelementen aus Stahl eines dynamisch beanspruchten Bauteiles zu schaffen, die es ermöglicht, dass die die Bohrungen des Ankerkörpers durchgehenden Zugelemente keiner Reibung ausgesetzt werden, wobei die Kraft auf die Klemmen übertragen wird, mittels welcher die Zugelemente in den Bohrungen des Ankerkörpers verankert sind. Somit sollen die Ablenkkräfte auf der ersten Ablenkstelle eliminiert werden. Des weiteren sollen auch die Ablenkkräfte auf der zweiten Ablenkstelle, wo die Zugelemente zu einem Bündel zusammenlaufen, eliminiert werden.
  • Die Aufgabe wird bei einer Verankerung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Mit Vorteil ist der Durchmesser jeder Bohrung um 2 bis 5 mm grösser als derjenige der Zugelemente.
  • Der Erfindungsgegenstand der Ansprüche 1 bis 5 wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1 eine Ansicht teilweise im Längsschnitt einer Verankerung mit zweimal abgelenkten Zugelementen,
    • Fig. 2 einen Teillängsschnitt einer anderen Ausführungsform der Verankerung im grösseren Massstab, in welchem nur der Ankerkörper mit einem Zugelement dargestellt ist,
    • Fig. 3 eine Seitenansicht einer durchlöcherten, elastisch nachgiebigen Scheibe nach der Fig. 1,
    • Fig. 4 einen Teillängsschnitteiner noch weiteren Ausführungsform, in welchem der Ankerkörper teilweise nur mit einer Bohrung und einem durch sie durchgeführten Zugelement dargerstellt ist, und
    • Fig. 5 einen Teillängsschnitt einer noch weiteren Ausführungsform, in welchem der Ankerkörper teilweise nur mit einer Bohrung und einem durch die Bohrung durchgeführten Zugelement dargestellt ist.
  • Das dargestellte Zugglied aus Stahl eines dynamisch beanspruchten Bauteiles, welches Zugglied z. B. ein freischwingendes Aufhängekabel einer Schrägseilbrücke ist, ist auf seinem zu verankernden Ende in einzelne Zugelemente 4 (Stäbe, Drähte oder Litzen) aufgefächert. Der zu verankernde Teil des Zuggliedes ist in einer rohrförmigen Führungshülle 8 angeordnet. Die Führungshülle 8 kann aus Kunststoff oder Stahlblech bestehen und ist zum Einbetonieren bestimmt. Die Endteile der Zugelemente 4 sind durch zueinander parallel verlaufende Bohrungen 2 eines Ankerkörpers 1 durchgeführt. Mit dem Ankerkörper 1 ist ein Klemmring 7 verschraubt, der seinerseits mit der Führungshülle 8 verschweisst ist. Der Ankerkörper 1 besteht üblicherweise aus Stahl.
  • Die Bohrungen 2 weisen einerseits sich konisch nach aussen öffnende Räume 2a auf, in welcher Klemmkeile 3 eingesetzt sind, mittels welcher die Endteile der Zugelemente 4 am Ankerkörper 1 verankert sind. Der Durchmesser D jeder Bohrung 2 in ihrem Abschnitt 2c, der sich von dem sich konisch nach aussen öffnenden Raum 2a bis annähernd zum Austrittsende 2b erstreckt, ist gleichbleibend und grösser als derjenige d des Zugelementes 4. Der Durchmesser D jeder Bohrung 2 ist um 2 bis 5 mm grösser als derjenige d der Zugelemente 4.
  • Zwecks Aufnahme von Ablenkkräften im Ablenkbereich des Ankerkörpers 1 sind schwingbare Stützmittel aus einem Material vorgesehen, das weicher ist als das Material des Ankerkörpers 1 oder der gegen die Stützmittel anliegenden Zugelemente 4. Die Stützmittel sind nur im Bereich der Austrittsenden 2b vorgesehen. Das Stützmittel kann, wie aus den Fig. ersichtlich ist, aus jeweils einem in einer Kreisaussparung 11 in der Wandung des Austrittsendes 2b jeder Bohrung 2 untergebrachten, elastisch nachgiebigen Ring 5, 13, 14 bestehen, der mit dem Zugelement 4 mitschwingt. Mit Vorteil sind die Ringe 5, 13, 14 an der Wandung der Kreisausnehmung 11 verleimt. Im Querschnitt kann der elastisch nachgiebige Ring 5, 13, 14 die Form eines Mehreckes, eines Trapezes oder eines Kreises haben.
  • Anstelle der Ringe 5,13,14 kann das Stützmittel aus einer durchlöcherten, elastisch nachgiebigen Scheibe 6 bestehen, die an der Austrittsseite der Bohrungen 2, an der Ankerkörperstirnseite anliegend, an dem Ankerkörper 1 mittels des Klemmringes 7 festgehalten ist. Die Löcher 12 der Scheibe 6 sind mit den Bohrungen 2 des Ankerkörpers 1 ausgerichtet, so dass die aus den Ankerkörperbohrungen 2 auftretenden Zugelemente 4 die Löcher 12 durchlaufen. Auch in diesem Fall, wie bei den Ringen 5, 6,13,14, die im Querschnitt mehreck-, trapez- oder kreisförmig sind, liegen die Lochränder der Scheibe 6 dicht an den Zugelementen 4 an. Somit schwingt die Scheibe 6 mit den ihre Löcher 12 durchlaufenden Zugelementen 4 mit.
  • Die aufgefächerten, verankerten Zugelemente 4, die aus den Ankerkörperbohrungen 2 austreten, laufen durch einen in der Führungshülle 8 angeordneten Spreizring 9, mittels welchen die Zugelemente 4 zu einem gebündelten, nicht dargestellten Zugglied zusammengefügt werden. Dies ist die zweite Ablenkstelle, in welcher auf die Zugelemente Ablenkkräfte wirken. Zwecks Aufnahme der Ablenkkräfte auf dieser zweiten Ablenkstelle weist der Spreizring auf seiner den Zugelementen 4 zugewandten Fläche eine an den Zugelementen 4 anliegende Einlage 10 auf. Das Material der Einlage 10 ist weicher als dasjenige des Spreizringes 9 oder der Zugelemente 4.
  • Es ist bekannt, dass z. B. bei einer Oberspannung von 50% der Nennzugfestigkeit der hochwertigen Stahldrähte oder Litzen eines Aufhängekabels Schwingbreiten erzielt werden, die grösser oder gleich 200 N/mm2 sind. Dies führt dazu, dass sich die Drähte bzw. Litzen oder Stäbe in den Ankerkörperbohrungen, durch welche sie durchgeführt sind, gegen die Bohrlochwandungen, in Richtung der Drahtbündelachse anpressen und beim Austritt aus dem Ankerkörper einen Knick bilden. Dasselbe betrifft die zweite Ablenkstelle im Bereich des Spreizringes. Solche Knicke führen dann zu einer ganz erheblichen Abminderung der Schwingfestigkeit und endlich zum Bruch der Drähte bzw. der Litzen oder der Stäbe an den Ablenkstellen. Durch den freien Raum zwischen den Zugelementen und den Bohrungswandungen im Ankerkörper wird demgegenüber erreicht, dass die Zugelemente keiner Reibung unterworfen sind, wobei die Zugkraft 100%ig direkt auf die Klemmen übertragen wird. Durch die oben beschriebenen Massnahmen wird die Schwingungsfestigkeit und somit die Lebensdauer der Zugelemente sowohl in der ersten Ablenkstelle am Ankerkörper als auch in der zweiten Ablenkstelle am Spreizring wesentlich erhöht.

Claims (5)

1. Verankerung von freischwingenden Zugelementen (4) aus Stahl eines dynamisch beanspruchten Bauteiles, welche Zugelemente (4) im Verankerungsbereich zweimal abgelenkt sind, mit einem Ankerkörper (1 ) mit zueinander parallel verlaufenden Bohrungen (2), durch welche die Zugelemente (4) durchgeführt und an ihren Enden in sich konisch nach aussen öffnenden Räumen (2a) der Bohrungen (2) mittels Klemmkeile (3) verankert sind, wobei zwecks Aufnahme von Ablenkkräften im Ablenkbereich des Ankerkörpers (1) Stützmittel vorgesehen sind, an welchen die Zugelemente (4) anliegen und mit einem Spreizring (9) zum Bündeln der aus den Ankerkörperbohrungen (2) austretenden und den Spreizring (9) durchlaufenden Zugelemente (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D) jeder Bohrung (2) im Abschnitt (2c) von dem sich konisch nach aussen öffnenden Raum (2a) bis annähernd zum Austrittsende (2b) gleichbleibend und grösser ist als derjenige (d) des Zugelementes (4), dass die Stützmittel als schwingbare Stützmittel (5, 13, 14, 6) nur im Bereich der Austrittsenden (2b) vorgesehen sind, und dass der Spreizring (9) auf seiner den Zugelementen (4) zugewandten Fläche eine an den Zugelementen (4) anliegende Einlage (10) aufweist, die aus einem weicheren Material besteht als dasjenige des Spreizringes (9) oder der Zugelemente (4).
2. Verankerung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D) jeder Bohrung (2) um 2 bis 5 mm grösser ist als derjenige (d) der Zugelemente (4).
3. Verankerung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützmittel jeweils einen in einer Kreisausnehmung (11) in der Wandung des Austrittsendes (2b) jeder Bohrung (2) untergebrachten, elastisch nachgiebigen Ring (5, 6,13,14) umfassen, der mit dem Zugelement (4) mitschwingt.
4. Verankerung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützmittel eine durchlöcherte, elastisch nachgiebige Scheibe (6) umfassen, die an der Austrittsseite der Bohrungen (2) an der Ankerkörperstirnseite anliegend an dem Ankerkörper (1) mittels eines Klemmringes (7) festgehalten ist und mit den ihre Löcher (12) durchlaufenden Zugelementen (4) mitschwingt.
5. Verankerung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder elastisch nachgiebige Ring (5, 6, 13, 14) im Querschnitt mehreck-, trapez- oder kreisförmig ist.
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EP0153337A1 EP0153337A1 (de) 1985-09-04
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EP0153337B2 EP0153337B2 (de) 1991-09-25

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