EP0314927A2 - Endverankerung eines Spanngliedes und Verfahren zum Herstellen einer Endverankerung - Google Patents

Endverankerung eines Spanngliedes und Verfahren zum Herstellen einer Endverankerung Download PDF

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EP0314927A2
EP0314927A2 EP88116433A EP88116433A EP0314927A2 EP 0314927 A2 EP0314927 A2 EP 0314927A2 EP 88116433 A EP88116433 A EP 88116433A EP 88116433 A EP88116433 A EP 88116433A EP 0314927 A2 EP0314927 A2 EP 0314927A2
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EP
European Patent Office
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sleeve
tensioning
tendon
anchoring
anchor
Prior art date
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EP88116433A
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English (en)
French (fr)
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EP0314927B1 (de
EP0314927A3 (de
Inventor
Hans-Joachim Dipl.-Ing. Miesseler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Strabag AG
Original Assignee
Strabag Bau AG
Strabag AG
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Publication date
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Publication of EP0314927A3 publication Critical patent/EP0314927A3/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • 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
    • E04C5/085—Tensile members made of fiber reinforced plastics
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • 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
    • E04C5/125—Anchoring devices the tensile members are profiled to ensure the anchorage, e.g. when provided with screw-thread, bulges, corrugations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • 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
    • E04C5/127—The tensile members being made of fiber reinforced plastics
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/12—Mounting of reinforcing inserts; Prestressing

Definitions

  • the invention relates to a tendon made of fiber composite materials, as well as a method and a device for tensioning and anchoring such a tendon for prestressed concrete components, ground anchors, rock anchors or the like, which has at least one tension rod or a tension wire bundle made of fiber composite materials with a surrounding tension at least at one end - Or anchoring sleeve, which is filled with a synthetic resin mortar affinity to the fiber composite materials, in which the tie rods or wires are embedded and which produces the adhesive-shear bond between them and the sleeve.
  • tendons with tendons or tendons made of fiber composite materials have been used in recent times, which have the advantage over tendons with high-strength steel rods or steel wires that they are corrosion-resistant and can also be used in components that are exposed to corrosive liquids or gases .
  • An end anchorage for tendons made of fiber composite materials is known (EP-PS 0 025 856), in which the tension wires made of fiber composite materials are held between clamping plates, to which a transverse pressure dependent on the applied tensile force is exerted and at the same time means are provided that the clamping pressure does not rise too high to keep the transverse pressure exerted on the tension wires within permissible limits.
  • both known types of anchoring have the disadvantage that the fatigue strength of the tendons is insufficient at the points where the tendons or tendons made of fiber composite materials enter between the clamping plates or into the clamping sleeve of the anchoring.
  • the object of the invention is to avoid these disadvantages of the known end anchoring and to design a tendon made of fiber composite materials so that it can be tensioned and securely anchored with simple means and in particular has the required fatigue strength at the anchoring points and can easily be connected to devices for function monitoring .
  • the tensioning or anchor sleeve consists of a thin-walled corrugated tube which can be gripped by a tensioning device at least over a length corresponding to the working load to be accommodated or can be concreted in the anchoring area of the respective component.
  • This configuration has the advantage that the tensioning or anchor sleeve can expand when the tension is applied by the tensioning device and follows the expansions that the tension rods or wires suffer when the tension is applied.
  • the synthetic resin mortar adhering to the tie rods can therefore tear at certain longitudinal distances transversely to the direction of pull without losing cohesion, since the resulting synthetic resin discs adhere to the tendons inside and are held at their outer edge by the corrugated pipe, which holds the synthetic resin mortar filling surrounds.
  • the resulting mortar discs allow mutual displacement in the direction of force, so that the fatigue strength of the anchor is improved.
  • the adhesive-shear bond on the inside and outside of the corrugated pipe to the surrounding mortar is considerably higher than with a cylindrical adapter sleeve, and a thin-walled corrugated pipe is considerably less expensive than thick-walled threaded adapter sleeves or clamp anchoring devices.
  • the corrugated tube can be easily gripped and clamped by a suitably adapted clamping device.
  • the clamping or anchor sleeve can be wound from thin-walled sheet metal strips which interlock with folds at their edges. When tensioning, the windings of the anchor sleeve can then yield in the folds.
  • the clamping or anchor sleeves can be made of sheet steel or aluminum and preferably have a sinusoidal corrugation.
  • the wave crests and troughs of the corrugations expediently run in the circumferential direction of the tensioning or anchor sleeve according to a helical line.
  • the clamping sleeve can then be screwed into a correspondingly shaped coupling member of a device for tensioning and temporarily anchoring the clamping member on an abutment part.
  • the device necessary for tensioning and temporarily anchoring a tendon to an abutment part has a support nut and a tensioning device, in which the support nut and the threaded sleeve of the tensioning device have corrugated pipe threaded sleeve pieces with which they can be screwed over the threaded screw tube of the tensioning sleeve of the tendon.
  • Such a device is easy to manufacture in that the corrugated pipe threaded sleeve pieces are fastened with a synthetic resin adhesive or mortar in the threaded opening of the support nut or the threaded sleeve of the clamping device.
  • Corrugated pipe threaded sleeve pieces of this type which can be screwed onto helically shaped corrugated pipes, are commercially available and can be easily procured and processed.
  • an anchoring mortar is arranged in the extensions of the cladding tube, in which the tensioning or anchor sleeves and / or the tension rods or tension wire bundles inserted out of them and into the cladding tubes are embedded and which produces the adhesive-shear bond between them and the cladding tube extensions.
  • the end of the tendon provided with an anchor sleeve is embedded in the concrete of the component in such a way that the necessary to transfer the working load from the tendon to the component Length of the anchor sleeve is in the concrete.
  • the remaining part of the anchor sleeve protrudes into the extension of the cladding tube and, as described above, can follow the expansion of the tie rods which they suffer when the tendon is tensioned, so that in this area the synthetic resin mortar inside the anchor sleeve tears open in disks and that ensures the desired elasticity in the continuous vibration loading of the component.
  • the tie rods are only embedded in the anchoring mortar after they have been tensioned to the working load and until then no relative movement has taken place between the tie rods and the anchoring mortar surrounding them, the bond at the beginning of the anchoring section is only stressed by the differential stresses resulting from permanent vibration stress and the Stresses result from the working load, so that sufficient fatigue strength is also achieved in this embodiment.
  • the anchor sleeve firmly concreted in concrete which is required for fastening the tension rods during prestressing to the working load, can be kept much shorter, which facilitates the winding of the tendons prefabricated in the manufacturing plant onto transport drums.
  • a similar procedure can also be used when anchoring the tendon end, which is initially movable longitudinally, on which the prestressing press acts to tension the tendon.
  • the tendon end which is initially movable longitudinally, on which the prestressing press acts to tension the tendon.
  • the tie rods or tension wires between the rear end of the clamping sleeve and the end face of the component are cut.
  • the tensioning force is then transferred directly from the tensioning bars or tensioning wires through the anchoring mortar to the prestressed part of the building or the cladding tube extension, which is embedded in this component.
  • the tendon rod ends protruding from the prestressed component are free, to which the sensors of a monitoring device can then be immediately attached, which monitor the effectiveness of the tendons in use.
  • this cladding tube extension can consist of a steel or aluminum corrugated tube.
  • the tendons can also be cut to suitable lengths on the construction site, provided at their ends with the anchor or tensioning sleeves and connected to them with synthetic resin mortar, which can then be heated by heating the anchor or Adapter sleeves with infrared radiators, microwave devices or the like. is cured on the spot.
  • the anchoring described above can be used for pre-stresses with composite, in which the tendon is pressed in its cladding tube along the entire length with a cement mortar or plastic mortar.
  • the anchorage can also be used for pre-stressing without a bond, such as for rock anchors or ground anchors.
  • the grout or anchoring mortar which comes into direct contact with the tendons or tendons made of fiber composite material has a high affinity for them in order to transmit the forces from the tendons or tension wires to the surrounding anchoring parts through a good adhesive-shear bond.
  • the individual tie rods or tension wires of each tendon must also have a sufficient distance from each other so that they can be completely covered by the mortar.
  • 10 denotes a tendon which is intended for prestressing a concrete component 11 and consists of a plurality of tendons 12 which are guided essentially parallel to one another.
  • the tendon 10 is laid in a cladding tube 13, which is at its rear end 13a and nem front end 13b each has an extension 14 or 15.
  • the cladding tube 13 can be made of plastic or sheet steel, but the cladding tube extensions 14 and 15 are expediently made of corrugated steel or aluminum tubes.
  • the tie rods 12 are accommodated at one, rear end 10a of the tendon 10 in an anchor sleeve 16 which surrounds the tie rods 12 at a distance and is connected to them by a synthetic resin mortar 17 which has a high affinity for the fiber composite material of the tie rods 12.
  • the anchor sleeve 16 consists of a longitudinally welded corrugated tube made of sheet steel with a sinusoidal corrugation 18, and the outer diameter d of the anchor sleeve 16 is somewhat smaller than the inner diameter D of the cladding tube extension 14.
  • the anchor sleeve 16 protrudes a little way into the interior of the cladding tube extension 14, but is otherwise firmly concreted in the concrete component 11.
  • the cladding tube 13 and the cladding tube extension 14 are empty, i.e. they form a free space in which the tie rods 12 of the tendon 10 can expand freely.
  • the rear end 10a of the tendon 10, which is firmly connected to the anchor sleeve 16 by the mortar 17, is held in the concrete of the component 11.
  • the front end 10b of the tendon 10 is arranged similar to its rear end in a clamping sleeve 19, in which the tie rods 12 are embedded with a: synthetic resin mortar 17.
  • the clamping sleeve 19 also consists of a corrugated tube with sinusoidal corrugation, the wave crests 20 and troughs 21 of which run along a helix.
  • the clamping sleeve can consist of a longitudinally welded corrugated steel tube. In the present Trap, however, the corrugated tube is wound from thin-walled sheet metal strips that interlock with folds at their edges.
  • the clamping sleeve 19 is surrounded by the cladding tube extension 15 at a distance and protrudes to the front a little way beyond the front end face 22 of the concrete component 11.
  • a supporting nut 23 is screwed onto this protruding, front end 19a of the clamping sleeve 19 and is supported on an annular anchor plate serving as an abutment part 24.
  • the clamping device is provided with a threaded sleeve 26 which is screwed onto the front end 19a of the clamping sleeve 19. Since support nuts and threaded sockets, which have a thread matching the corrugated pipe thread of the adapter sleeve 19, are not readily available, the support nut 23 and the threaded sleeve 26 are produced in that the threaded opening 28 of a commercially available nut and the threaded opening 29 of a commercially available threaded sleeve Corrugated pipe threaded sleeve pieces 27 are glued in with a synthetic resin adhesive or mortar.
  • the support nut 23 and the threaded sleeve 26 can then be easily screwed onto the free front end 19a of the clamping sleeve 19, the length L ascertainable by the threaded sleeve 26 and the support nut 23 being as large as the anchoring area 1 of the anchor sleeve 16, which is the corresponds to the payload to be absorbed.
  • the tensioning sleeve 16 with the tension rod ends fastened in it is pulled out piece by piece from the cladding tube extension 15.
  • the Clamping sleeve 19 is supported by by adjusting the support nut 23 via an intermediate sliding layer 30, as is known per se when prestressing tendons.
  • the tensioning rods 12 are stretched, this stretching continuing into the inner end 16a of the anchor sleeve and into the inner end 19a of the tensioning sleeve 19.
  • the cavities enclosed by the cladding tube extensions 14 and 15 are filled with an anchoring mortar 32, which can also be pressed into the cladding tube 13 if a full bond between the tendon and the concrete component is to be produced.
  • the anchoring mortar 32 indirectly creates an adhesive-shear bond to the corrugated pipe of the cladding tube extensions 14 and 15 over almost the entire length of the rear cladding tube extension 14 and in the rear region 33 of the front cladding tube extension 14.
  • this anchoring area which is also to be referred to as the “pre-length” and is indicated in FIG. 3 by 33 and in FIG. 1 by 34, the tie rods 12 are only embedded in the anchoring mortar in the already prestressed state. Any dynamic stress that occurs is therefore only slight in this area.
  • an end anchoring of the front, initially movable end 10b of the tensioning member 10 is also possible in that the tensioning sleeve 19 is pulled completely out of the component 11 until the working load is applied and that the tensioning rods 12 still located in the cladding tube extension 15 are then located be embedded in the anchor mortar 32.
  • this anchoring mortar 32 is then completely hardened, the tie rods 12 can be cut through between the pulled-out clamping sleeve 19 and the front end face 22 or the abutment part. You then individually look a little bit beyond the front end face 22 of the concrete component 11 and can then be connected directly to the sensors of a monitoring device, not shown here. Such a sensor connection is of course also possible at the ends 12a of the tension rods 12 if they are embedded in the tensioning sleeve 19.
  • the anchor sleeve 16 at the rear end 10a of the tendon 10, which is to be firmly concreted in can also be so long that it almost completely fills the cladding tube extension 14. Cracks 31 then occur in the synthetic resin mortar 17 in that area of the anchor sleeve which is located in the interior of the cladding tube extension 14.

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Abstract

Spannglied (10) aus Faserverbundwerkstoffen sowie Verfahren und Einrichtung zum Spannen und zur Verankerung eines solchen Spanngliedes, bei dem die Spanngliedenden mit Kunstharzmörtel in einer quer gewellten (18) Anker- oder Spannhülse (16) eingebettet werden, die sich beim Spannen verformt und durch Dehnen der Spannstäbe (12) im Inneren der Hülse verursachte Risse zuläßt, welche den Verankerungskörper auf einem Teil seiner Länge in Scheibchen unterteilen und hierdurch eine Bewegung der Spannstäbe (12) bei Schwingungsbeanspruchungen zulassen. Nach dem Spannen können die Spannstäbe des Spanngliedes durch Verankerungsmörtel unmittelbar in Hüllrohrerweiterungen verankert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Spannglied aus Faserverbundwerk­stoffen sowie ein Verfahren und eine Einrichtung zum Spannen und zur Verankerung eines solchen Spanngliedes für Spann­betonbauteile, Erdanker, Felsanker od.dgl., das an minde­stens einem Ende eine mindestens einen Spannstab oder ein Spanndrahtbündel aus Faserverbundwerkstoffen mit Abstand umgebende Spann- oder Ankerhülse aufweist, die mit einem zu den Faserverbundwerkstoffen affinen Kunstharzmörtel aus­gefüllt ist, in dem die Spannstäbe bzw. -drähte eingebettet sind und der den Haft-Scher-Verbund zwischen diesen und der Hülse herstellt.
  • Zum Vorspannen von Spannbetonbauteilen werden in neuerer Zeit auch Spannglieder mit Spannstäben oder -drähten aus Faserverbundwerkstoffen verwendet, die gegenüber Spann­gliedern mit hochfesten Stahlstäben oder Stahldrähten den Vorteil haben, daß sie korrosionsbeständig sind und auch in Bauteilen verwendet werden können, die korrosiven Flüs­sigkeiten oder Gasen ausgesetzt sind. So ist es beispiels­weise zweckmäßig, Betonbehälter für chemische Flüssigkeiten mit Spanngliedern aus Faserverbundwerkstoffen zu bewehren oder für Fels- oder Erdanker, die dem Grundwasser ausge­setzt sind, Spannglieder aus Faserverbundwerkstoffen einzu­ setzen. Bei Spanngliedern aus Faserverbundwerkstoffen be­reitet jedoch deren Endverankerung im Beton des jeweiligen Bauteiles Schwierigkeiten, da die Spannstäbe oder Spann­drahtbündel aus in Kunstharzmatrix eingebetteten organischen oder anorganischen Faserstoffen quer­druckempfindlich sind und nicht ohne weiteres in der bei Stahlstäben und auch Stahldrähten bekannten Weise an ihren Enden eingespannt und unter Zug gesetzt werden können. Au­ßerdem ist der Elastizitätsmodul von Faserverbundwerkstof­fen erheblich kleiner als der Elastizitätsmodul hochfester Stähle, so daß zum Erreichen einer genügend hohen Vor­spannung die Spannglieder aus Faserverbundwerkstoffen einer großen Längsdehnung unterworfen werden müssen.
  • Es ist eine Endverankerung für Spannglieder aus Faserver­bundwerkstoffen bekannt (EP-PS 0 025 856), bei der die Spanndrähte aus Faserverbundwerkstoffen zwischen Klemm­platten gehalten werden, auf die ein von der aufgebrach­ten Spannzugkraft abhängiger Querdruck ausgeübt wird und wobei zugleich Mittel vorgesehen sind, daß der Klemmdruck nicht zu hoch ansteigt, um die auf die Spanndrähte aus­geübte Querpressung in zulässigen Grenzen zu halten.
  • Um Spannstäbe oder Spanndrähte aus Faserverbundwerkstoffen an ihren Enden schonend zu fassen und eine Spannkraft auf­zubringen, ist es auch bereits bekannt, die Enden der Spannstäbe in kräftigen, zylindrischen Spann- oder Anker­hülsen unterzubringen, wo sie in einem Kunstharzmörtel eingebettet sind, der einen Haft-Scher-Verbund zwischen den Spannstäben und der Spann- oder Ankerhülse herstellt. Um die von der Spannpresse in die Spannhülse eingeleiteten Spannkräfte auf die in der Spannhülse eingebetteten Spann­stäbe oder Spanndrähte aus Faserverbundwerkstoffen zu bertragen, bedarf es einer großen Verankerungslänge, so daß die starren Spann- oder Ankerhülsen eine große Länge haben. Dies wiederum erschwert das Aufwickeln der im Werk vorgefertigten Spannglieder auf den Spannglied­trommeln, die für den Transport der Spannglieder zur Bau­stelle verwendet werden.
  • Vor allem aber haben beide bekannten Verankerungsarten den Nachteil, daß die Dauerschwingfestigkeit der Spannglieder an den Stellen unzureichend ist, wo die Spannstäbe oder Spannglieder aus Faserverbundwerkstoffen zwischen die Klemmplatten bzw. in die Spannhülse der Verankerung ein­treten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile der bekann­ten Endverankerung zu vermeiden und ein Spannglied aus Faserverbundwerkstoffen so auszubilden, daß es mit ein­fachen Mitteln gespannt und sicher verankert werden kann und insbesondere an den Verankerungsstellen die erforder­lichen Dauerschwingfestigkeit aufweist und leicht mit Ein­richtungen zur Funktionsüberwachung verbunden werden kann.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Spann- oder Ankerhülse aus einem dünnwandigen Wellrohr besteht, welches mindestens auf einer der aufzunehmenden Gebrauchslast entsprechenden Länge von einer Spannvorrich­tung erfaßbar bzw. im Verankerungsbereich des jeweiligen Bauteiles einbetonierbar ist.
  • Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Spann- oder Ankerhülse sich beim Aufbringen der Zugspannung durch das Spanngerät dehnen kann und den Dehnungen folgt, welche die Spannstäbe oder Drähte beim Aufbringen der Zugspannung erleiden. Der an den Spannstäben haftende Kunstharzmörtel kann deshalb in gewissen Längsabständen quer zur Zugrich­tung reißen, ohne daß der Zusammenhalt verloren geht, da ja die entstehenden Kunstharzscheiben im Inneren an den Spanngliedern haften und an ihrem äußeren Rand von dem Wellrohr gehalten werden, welches die Kunstharzmörtel­ füllung umgibt. Die so entstandenen Mörtelscheiben gestatten eine gegenseitige Verschiebung in Kraftrichtung, so daß die Dauerschwingfestigkeit der Verankerung verbessert wird. Außerdem ist der Haft-Scher-Verbund auf der Innen- und Außenseite des Wellrohres zum umgebenden Mörtel erheblich höher als bei einer zylindrischen Spannhülse und ein dünn­wandiges Wellrohr ist wesentlich kostengünstiger als dick­wandige Gewindespannhülsen oder Klemmverankerungseinrich­tungen. Außerdem kann das Wellrohr leicht von einer ent­sprechend angepaßten Spannvorrichtung erfaßt und gespannt werden.
  • Die Spann- oder Ankerhülse kann aus dünnwandigen Blech­streifen gewickelt sein, die an ihren Rändern mit Falzen ineinandergreifen. Beim Spannen können die Windungen der Ankerhülse dann in den Falzen nachgeben.
  • Die Spann- oder Ankerhülsen können aus Stahl- oder Aluminium­blech bestehen und weisen vorzugsweise eine sinusförmige Wellung auf. Hierbei verlaufen die Wellenberge und Wellen­täler der Wellungen in Umfangsrichtung der Spann- oder Ankerhülse zweckmäßig nach einer Schraubenlinie. Die Spann­hülse kann dann in einfacher Weise in ein entsprechend ge­formtes Kupplungsglied einer Vorrichtung zum Spannen und zeitweisen Verankern des Spanngliedes an einem Widerlager­teil eingeschraubt werden.
  • Die zum Spannen und zeitweiligen Verankern eines Spann­gliedes an einem Widerlagerteil notwendige Einrichtung hat eine Stützmutter und eine Spannvorrichtung, bei der die Stützmutter und die Gewindemuffe der Spannvorrichtung Wellrohrgewindemuffenstücke aufweisen, mit denen sie über das Schraubgewindewellrohr der Spannhülse des Spanngliedes schraubbar sind.
  • Eine solche Einrichtung ist dadurch leicht herstellbar, daß die Wellrohrgewindemuffenstücke mit einem Kunstharzkleber oder -mörtel in der Gewindeöffnung der Stützmutter bzw. der Gewindemuffe der Spannvorrichtung befestigt sind. Derartige Wellrohrgewindemuffenstücke, die auf schraubenlinienförmig geformte Wellrohre aufgeschraubt werden können, sind han­delsüblich und können leicht beschafft und verarbeitet werden.
  • Zur Endverankerung eines Spanngliedes nach der Erfindung, das in einem Hüllrohr mindestens zeitweise längsverschieb­lich verlegt ist, welches an seinen Enden Erweiterungen zur Aufnahme der Spann- oder Ankerhülsen aufweist, ist in den Erweiterungen des Hüllrohres ein Verankerungsmörtel ange­ordnet, in dem die Spann- oder Ankerhülsen und/oder die aus diesen heraus und in die Hüllrohre hineingeführten Spannstäbe oder Spanndrahtbündel eingebettet sind und der den Haft-Scher-Verbund zwischen diesen und den Hüllrohr­erweiterungen herstellt. An demjenigen Ende des Spannglie­des, das im Beton des Bauteiles schon vor dem Aufbringen der Vorspannung fest verankert wird, wird das mit einer Ankerhülse versehene ende des Spanngliedes so im Beton des Bauteiles eingebettet, daß sich die zum Überleiten der Ge­brauchslast vom Spannglied auf das Bauteil erforderliche Länge der Ankerhülse im Beton befindet. Der übrige Teil der Ankerhülse ragt in die Erweiterung des Hüllrohres hinein und kann, wie weiter oben beschrieben, den Dehnungen der Spannstäbe folgen, die diese beim Spannen des Spanngliedes erleiden, so daß in diesem Bereich der im Inneren der Ankerhülse vorhandene Kunstharzmörtel scheibchenweise aufreißt und die gewünschte Elastizität bei der Dauer­schwingbelastung des Bauteiles sicherstellt.
  • Statt dessen ist es aber auch möglich, die Ankerhülse am festen Ankerende des Spanngliedes vollständig so weit ein­zubetonieren, daß die Spannstäbe bzw. -drähte im Bereich der Hüllrohrerweiterung frei liegen, wo sie erst nach ihrem Spannen im Verankerungsmörtel eingebettet werden, der nach dem Spannen mindestens in die Hüllrohrerweiterungen an den Enden des Spanngliedes injiziert wird, um den Haft-Scher-­Verbund zwischen den Spanngliedenden einerseits und dem Bauwerk bzw. der in diesem eingebetteten Hüllrohrerweite­rung herzustellen.
  • Da die Spannstäbe erst nach ihrem Spannen auf Gebrauchslast im Verankerungsmörtel eingebettet werden und bis dahin noch keinerlei Relativbewegung zwischen den Spannstäben und dem diesen umgebenden Verankerungsmörtel stattgefunden hat, wird der Verbund am Beginn der Verankerungsstrecke nur durch die Differenzspannungen beansprucht, die sich aus einer Dauerschwingbeanspruchung und den Spannungen aus Gebrauchslast ergeben, so daß auch bei dieser Ausfüh­rungsform eine ausreichende Dauerschwingfestigkeit erzielt wird. Außerdem ergibt sich der Vorteil, daß die im Beton fest einbetonierte Ankerhülse, die zum Befestigen der Spannstäbe beim Vorspannen auf die Gebrauchslast benötigt wird, wesentlich kürzer gehalten werden kann, was das Aufwickeln der im Herstellungswerk vorgefertigten Spann­glieder auf Transporttrommeln erleichtert.
  • In ähnlicher Weise kann auch beim Verankern des zunächst längsbeweglichen Spanngliedendes vorgegangen werden, an dem die Spannpresse zum Spannen des Spanngliedes angreift. Hier ist es möglich, das Spannglied beim Spannen auf die Gebrauchslast so weit zu dehnen, daß die Spannhülse mit dem in ihr befestigten Spanngliedende vollständig aus der diese umgebenden Hüllrohrerweiterung austritt, wobei sie natür­lich noch von der Stützmutter erfaßt werden muß, um das Spanngliedende auf dem Widerlagerteil solange abzusetzen, bis der endgültige Verbund zwischen diesem Spanngliedende und dem Bauwerkteil hergestellt ist. Nach dem Einbetten der die Hüllrohrerweiterung frei durchquerenden Spannstab­enden im Verankerungsmörtel und nach dessen Erhärtung kön­ nen dann die Spannstäbe bzw. Spanndrähte zwischen dem hinte­ren Ende der Spannhülse und der Stirnfläche des Bauteiles abgeschnitten werden. Die Spannkraft wird dann direkt aus den Spannstäben bzw. Spanndrähten durch den Verankerungs­mörtel auf den vorzuspannenden Bauwerkteil bzw. die Hüll­rohrerweiterung übertragen, die in diesem Bauteil eingebet­tet ist.
  • Außerdem liegen nach dem Abschneiden der Spannhülse die aus dem vorgespannten Bauteil herausragenden Spannstabenden frei, an denen dann sogleich unmittelbar die Sensoren einer Überwachungseinrichtung befestigt werden können, welche die Wirksamkeit der Spannglieder im Gebrauchszustand überwachen.
  • Um auch den Haft-Scher-Verbund zwischen dem Verankerungs­mörtel und der Hüllrohrerweiterung zu erhöhen, kann diese Hüllrohrerweiterung ebenso wie die Anker- oder Spannhülsen aus einem Stahl- oder Aluminium-Wellrohr bestehen.
  • Um den Transport der Spannglieder zur Baustelle zu erleich­tern, können die Spannglieder auch auf der Baustelle selbst auf passende Längen geschnitten, an ihren Enden mit den Anker- bzw. Spannhülsen versehen und mit diesen durch Kunst­harzmörtel verbunden werden, der dann durch Erwärmen der Anker- bzw. Spannhülsen mit Infrarotstrahlern, Mikrowellen­geräten od.dgl. an Ort und Stelle ausgehärtet wird.
  • Die vorstehend beschriebene Verankerung kann bei Vorspannungen mit Verbund eingesetzt werden, bei denen das Spannglied in seinem Hüllrohr nach dem Vorspannen auf ganzer Länge mit einem Zementmörtel oder Kunststoffmörtel verpreßt wird. Die Verankerung kann aber auch bei Vorspannung ohne Verbund ver­wendet werden, wie sie beispielsweise für Felsanker oder Erdanker in Betracht kommt. In allen Fällen ist es notwen­dig, daß der Verpreßmörtel oder der Verankerungsmörtel, welcher unmittelbar mit den Spannstäben bzw. Spanngliedern aus Faserverbundwerkstoff in Berührung kommt, zu diesen eine hohe Affinität besitzt, um die Kräfte durch einen guten Haft-Scher-Verbund von den Spannstäben bzw. Spanndrähten auf die sie umgebenden Verankerungsteile zu übertragen. Selbstverständlich müssen die einzelnen Spannstäbe oder Spanndrähte eines jeden Spanngliedes auch einen genügenden Abstand voneinander haben, damit sie vollständig von dem Mörtel umhüllt werden können.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Beispielen näher erläutert sind. Es zeigt:
    • Fig. 1 eine feste Endverankerung nach der Er­findung für ein Spannglied aus Faser­verbundwerkstoffen in einem Betonbauteil nach dem Verpressen der Verankerungs­strecke im Längsschnitt,
    • Fig. 2 das bewegliche, zu spannende Ende eines Spanngliedes nach der Erfindung mit einer am Bauteil angesetzten Spannvorrichtung vor Beginn des Spannens in einem Teil­längsschnitt und
    • Fig. 3 die Endverankerung des beweglichen Spann­gliedendes nach dem Spannen und Injizieren des Verankerungsbereiches im Längsschnitt.
  • In den Zeichnungen ist mit 10 ein Spannglied bezeichnet, das zum Vorspannen eines Betonbauteiles 11 bestimmt ist und aus mehreren Spannstäben 12 besteht, die im wesentlichen parallel zueinander geführt sind. Das Spannglied 10 ist in einem Hüll­rohr 13 verlegt, das an seinem hinteren Ende 13a und an sei­ nem vorderen Ende 13b je eine Erweiterung 14 bzw. 15 auf­weist. Das Hüllrohr 13 kann aus Kunststoff oder Stahlblech bestehen, die Hüllrohrerweiterungen 14 und 15 sind jedoch zweckmäßig Stücke aus Stahl- oder Aluminiumwellrohren.
  • Die Spannstäbe 12 sind am einen, hinteren Ende 10a des Spanngliedes 10 in einer Ankerhülse 16 untergebracht, welche die Spannstäbe 12 mit Abstand umgibt und mit die­sen durch einen Kunstharzmörtel 17 verbunden ist, der zu dem Faserverbundwerkstoff der Spannstäbe 12 eine hohe Affinität besitzt. Die Ankerhülse 16 besteht bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem längsgeschweiß­ten Wellrohr aus Stahlblech mit einer sinusförmigen Wellung 18, und der Außendurchmesser d der Ankerhülse 16 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser D der Hüllrohrerweiterung 14.
  • Man erkennt aus Fig. 1, daß die Ankerhülse 16 ein kleines Stück weit in das Innere der Hüllrohrerweiterung 14 hinein­ragt, im übrigen aber in dem Betonbauteil 11 fest ein­betoniert ist. Solange das Spannglied nicht gespannt ist, sind das Hüllrohr 13 und die Hüllrohrerweiterung 14 leer, d.h. sie bilden einen freien Raum, in dem sich die Spann­stäbe 12 des Spanngliedes 10 ungehindert dehnen können. Das hintere Ende 10a des Spanngliedes 10, das mit der Anker­hülse 16 durch den Mörtel 17 fest verbunden ist, wird da­gegen im Beton des Bauteiles 11 festgehalten.
  • Das vordere Ende 10b des Spanngliedes 10 ist ähnlich wie sein hinteres Ende in einer Spannhülse 19 angeordnet, in der die Spannstäbe 12 mit einen: Kunstharzmörtel 17 einge­bettet sind. Die Spannhülse 19 besteht ebenfalls aus einem Wellrohr mit sinusförmiger Wellung, dessen Wellenberge 20 und Wellentäler 21 nach einer Schraubenlinie verlaufen. Die Spannhülse kann ebenso wie die Ankerhülse 16 aus einem längsgeschweißten Stahlwellrohr bestehen. Im vorliegenden Falle ist das Wellrohr jedoch aus dünnwandigen Blechstreifen gewickelt, die an ihren Rändern mit Falzen ineinandergreifen.
  • Die Spannhülse 19 wird von der Hüllrohrerweiterung 15 mit Abstand umgeben und ragt nach vorn ein Stück weit über die vordere Stirnfläche 22 des Betonbauteiles 11 hinaus. Auf dieses herausragende, vordere Ende 19a der Spannhülse 19 ist eine Stützmutter 23 aufgeschraubt, die sich auf einer als Widerlagerteil 24 dienenden, ringförmigen Ankerplatte abstützt. Auf dieser Ankerplatte ist auch eine Spannvor­richtung abgesetzt, die in ihrer Gesamtheit mit 25 bezeich­net ist und dazu dient, das Spannglied 10 an der mit ihrem vorderen Ende 10b verbundenen Spannhülse 19 zu erfassen und ein Stück weit aus dem Hüllrohr 13 herauszuziehen und hier­durch vorzuspannen.
  • Zu diesem Zweck ist die Spannvorrichtung mit einer Gewinde­muffe 26 versehen, die auf das vordere Ende 19a der Spann­hülse 19 aufgeschraubt ist. Da Stützmuttern und Gewinde­muffen, die ein auf das Wellrohrgewinde der Spannhülse 19 passendes Gewinde haben, nicht ohne weiteres erhältlich sind, sind die Stützmutter 23 und die Gewindemuffe 26 da­durch hergestellt, daß in die Gewindeöffnung 28 einer han­delsüblichen Mutter und in die Gewindeöffnung 29 einer han­delsüblichen Gewindemuffe Wellrohrgewindemuffenstücke 27 mit einem Kunstharzkleber oder -mörtel eingeklebt sind. Die Stützmutter 23 und die Gewindemuffe 26 können dann ohne weiteres auf das freie, vordere Ende 19a der Spann­hülse 19 aufgeschraubt werden, wobei die von der Gewinde­muffe 26 und der Stützmutter 23 erfaßbare Länge L ebenso groß ist wie der Verankerungsbereich 1 der Ankerhülse 16, der der aufzunehmenden Gebrauchslast entspricht.
  • Zum Spannen des Spanngliedes 10 wird die Spannhülse 16 mit den in ihr befestigten Spannstabenden aus der Hüllrohr­erweiterung 15 stückweise herausgezogen. Hierbei wird die Spannhülse 19 zwischen durch durch Nachstellen der Stütz­mutter 23 über eine zwischengeschaltete Gleitschicht 30 abgestützt, wie dies an sich beim Vorspannen von Spann­gliedern bekannt ist. Hierbei werden die Spannstäbe 12 gedehnt, wobei sich diese Dehnung bis in das innere Ende 16a der Ankerhülse und in das innere Ende 19a der Spann­hülse 19 fortsetzt. Da der Kunstharzmörtel 17 an den Spann­stäben 12 fest haftet, der Dehnung der Spannstäbe 12 jedoch nicht vollständig folgen kann, entstehen im Kunstharzmörtel quer zur Längsrichtung des Spanngliedes verlaufende Risse 31, welche den Mörtelpfropfen am jeweils inneren Ende in mehr oder weniger dünne Scheiben 17a zerlegen, die aber an ihrem äußeren Umfang von der Ankerhülse 16 bzw. der Spannhülse 19 zusammengehalten werden (Fig. 1 und 3). Durch diese scheibchenweise Zerlegung des Kunstharzmörtel­pfropfens 17 erlangen die Spannstäbe 12 im Inneren der Spannhülse 17 bzw. der Ankerhülse 16 eine gewisse Beweg­lichkeit, die sie befähigt, Schwingungen des Betonbautei­les elastisch aufzufangen.
  • Nach dem Spannen des Spanngliedes 10 werden die von den Hüllrohrerweiterungen 14 und 15 umschlossenen Hohlräume mit einem Verankerungsmörtel 32 ausgefüllt, der auch in das Hüllrohr 13 eingepreßt werden kann, wenn ein voller Verbund zwischen Spannglied und Betonbauteil hergestellt werden soll. Hierbei stellt der Verankerungsmörtel 32 auf nahezu voller Länge der hinteren Hüllrohrerweiterung 14 und im hinteren Bereich 33 der vorderen Hüllrohrerweiterung 14 mittelbar einen Haft-Scher-Verbund zum Wellrohr der Hüll­rohrerweiterungen 14 und 15 her. In diesem Verankerungs­bereich, der auch als "Vorlänge" bezeichnet werden soll und in Fig. 3 mit 33 und in Fig. 1 mit 34 angegeben ist, werden die Spannstäbe 12 erst im bereits vorgespannten Zustand im Verankerungsmörtel eingebettet. Eine etwa auf­tretende dynamische Beanspruchung ist deshalb in diesem Bereich nur gering.
  • Man erkennt, daß eine Endverankerung des vorderen, zunächst beweglichen Endes 10b des Spanngliedes 10 auch dadurch mög­lich ist, daß die Spannhülse 19 bis zum Aufbringen der Ge­brauchslast vollständig aus dem Bauteil 11 herausgezogen wird und daß dann die allein noch in der Hüllrohrerweite­rung 15 befindlichen Spannstäbe 12 im Verankerungsmörtel 32 eingebettet werden. Wenn dieser Verankerungsmörtel 32 dann vollständig erhärtet ist, können die Spannstäbe 12 zwischen der herausgezogenen Spannhülse 19 und der vorde­ren Stirnfläche 22 bzw. dem Widerlagerteil durchgeschnit­ten werden. Sie schauen dann einzeln ein kleines Stück über die vordere Stirnfläche 22 des Betonbauteiles 11 hinaus und können dann unmittelbar an die Sensoren eines hier nicht näher dargestellten Überwachungsgerätes ange­schlossen werden. Ein solcher Sensoranschluß ist natürlich auch an den Enden 12a der Spannstäbe 12 möglich, wenn diese in der Spannhülse 19 eingebettet sind.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und darge­stellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sind mehrere Änderungen und Ergänzungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die Anker­hülse 16 am hinteren, fest einzubetonierenden Ende 10a des Spanngliedes 10 auch so lang sein, daß sie die Hüllrohr­erweiterung 14 nahezu vollständig ausfüllt. Es stellen sich dann Risse 31 im Kunstharzmörtel 17 in demjenigen Bereich der Ankerhülse ein, der sich im Inneren der Hüllrohr­erweiterung 14 befindet.

Claims (15)

1. Spannglied aus Faserverbundwerkstoffen für Spannbeton­bauteile, Erdanker, Felsanker od.dgl., das an mindestens einem Ende eine mindestens einen Spannstab oder ein Spanndrahtbündel aus Faserverbundwerkstoffen mit Abstand umgebende Spann- oder Ankerhülse aufweist, die mit einem zu den Faserverbundwerkstoffen affinen Kunstharzmörtel ausgefüllt ist, in dem die Spannstäbe bzw. -drähte ein­gebettet sind und der den Haft-Scher-Verbund zwischen diesen und der Hülse herstellt, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Spann- oder Anker­hülse (19 bzw. 16) aus einem dünnwandigen Wellrohr be­steht, welches mindestens auf einer der aufzunehmenden Gebrauchslast entsprechenden Länge (1) von einer Spann­vorrichtung (25) erfaßbar bzw. im Verankerungsbereich des jeweiligen Bauteiles (11) einbetonierbar ist.
2. Spannglied nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Spann- oder Anker­hülse (19 bzw. 16) aus dünnwandigen Blechstreifen ge­wickelt ist, die an ihren Rändern mit Falzen ineinander­greifen.
3. Spannglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spann- oder Ankerhülsen (19 bzw. 16) aus Stahlblech, Aluminium­blech oder Kunststoff bestehen.
4. Spannglied nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da ­durch gekennzeichnet, daß die Spann- oder Ankerhülsen (19 bzw. 16) eine sinusförmige Wellung(18) aufweisen.
5. Spannglied nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­durch gekennzeichnet, daß die Wellenberge (20) und Wellentäler (21) der Wellung (18) in Umfangsrichtung der Spann- oder Ankerhülse (19, 16) nach einer Schraubenlinie verlaufen.
6. Einrichtung zum Spannen und zeitweiligen Verankern eines Spanngliedes an einem Widerlagerteil nach einem der An­sprüche 1 bis 5, mit einer sich am Widerlagerteil ab­stützenden Stützmutter und einer Spannvorrichtung, die eine auf die Spannhülse aufschraubbare Gewindemuffe aufweist, mit der auf das Spannglied ein Zug ausgeübt werden kann, dadurch gekennzeich­net, daß die Stützmutter (23) und die Gewindemuffe (26) der Spannvorrichtung (25) Wellrohrgewindemuffen­stücke (27) aufweisen, mit denen sie über das Schraub­gewindewellrohr der Spannhülse (19) des Spanngliedes (10) schraubbar sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Wellrohrgewinde­muffenstücke (27) mit einem Kunstharzkleber oder -mörtel in der Gewindeöffnung (28) der Stützmutter (23) bzw. der Gewindemuffe (26) der Spannvorrichtung (25) befestigt sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützmutter (23) auf ihrer dem Widerlagerteil (24) zugewandten Anlagefläche mit einer Gleitschicht (30) versehen ist.
9. Einrichtung zur Endverankerung eines Spanngliedes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das in einem Hüllrohr min­destens zeitweise längsverschieblich verlegt ist, wel­ches an seinen Enden Erweiterungen zur Aufnahme der Spann- oder Ankerhülsen aufweist, dadurch ge­kennzeichnet, daß in den Erweiterungen (14, 15) des Hüllrohres (13) ein Verankerungsmörtel (32) an­geordnet ist, in dem die Spann- oder Ankerhülsen (19 bzw. 16) und/oder die aus diesen heraus und in die Hüllrohre (13) hineingeführten Spannstäbe oder Spann­drahtbündel (12) eingebettet sind und der den Haft-­Scher-Verbund zwischen diesen und den Hüllrohrerweite­rungen (14, 15) herstellt.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Verankerungsmörtel (32) ein Zementmörtel ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Verankerungsmörtel (32) ein Kunstharzmörtel ist.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, da­durch gekennzeichnet, daß die Hüllrohrerweiterungen (14, 15) von Stahl-, Aluminium- oder Kunststoffwellrohren gebildet werden, deren Innen­durchmesser (D) größer ist als der Außendurchmesser (d) der Spann- oder Ankerhülsen (19 bzw. 16).
13. Verfahren zum Spannen und Endverankern von in Hüllrohren verlegten Spanngliedern, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß das mit einer Ankerhülse (16) versehene eine Ende (10a) des Spanngliedes (10) so im Beton des Bauteiles (11) eingebettet wird, daß sich die zum Überleiten der Gebrauchslast vom Spannglied (10) auf das Bauteil (11) erforderliche Länge (1) der Ankerhülse (16) im Beton (8) befindet und die Spann­hülse (19) mit dem darin befestigten anderen Ende (10b) des Spanngliedes (10) etwa an der in das Hüll­rohr (13) übergehenden Wurzel der Hüllrohrerweiterung (15) anliegt, daß dann durch Ziehen an der Spannhülse (19) die Vorspannung auf das Spannglied (10) aufge­bracht und dieses vorübergehend mit der Stützmutter (23) auf dem Widerlagerteil (24) abgestützt wird, daß dann mindestens die Erweiterungen (14, 15) des Hüllrohres (13) mit dem Verankerungsmörtel (32) aus­gefüllt werden und daß nach der Erhärtung des Veranke­rungsmörtels (32) die Stützmutter (23) und der Wider­lagerteil (24) entfernt und der herausgezogene, über­stehende Teil der Spannhülse (19) bzw. des Spannglie­des (10) abgeschnitten wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch ge­kennzeichnet, daß das Spannglied (10) beim Spannen so weit gedehnt wird, daß die Spann­hülse (19) mit dem in ihr angeordneten Spanngliedende (10b) vollständig aus der diese umgebenden Hüllrohr­erweiterung (15) austritt und daß die Spannstäbe bzw. Spanndrähte (12) nach dem Einbetten im Verankerungs­mörtel (32) und nach dessen Erhärtung zwischen Spann­hülse (19) und Bauteil (11) abgeschnitten werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannglieder (10) auf der Baustelle auf passende Längen geschnit­ten, an ihren Enden (10a, 10b) mit den Anker- bzw. Spannhülsen (16 bzw. 19) versehen und mit diesen durch Kunstharzmörtel (17) verbunden werden, der dann durch Erwärmen der Anker- bzw. Spannhülsen (16 bzw. 19) an Ort und Stelle ausgehärtet wird.
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