EP0343316A1 - Vorrichtung zur Endverankerung mindestens eines als Spannglied im Spannbetonbau eingesetzten Stabes aus Faser-Verbundwerkstoff - Google Patents

Vorrichtung zur Endverankerung mindestens eines als Spannglied im Spannbetonbau eingesetzten Stabes aus Faser-Verbundwerkstoff Download PDF

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EP0343316A1
EP0343316A1 EP89101508A EP89101508A EP0343316A1 EP 0343316 A1 EP0343316 A1 EP 0343316A1 EP 89101508 A EP89101508 A EP 89101508A EP 89101508 A EP89101508 A EP 89101508A EP 0343316 A1 EP0343316 A1 EP 0343316A1
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EP
European Patent Office
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tendons
wedge
body part
clamping
anchoring
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Withdrawn
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EP89101508A
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English (en)
French (fr)
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Gallus Prof. Dr.-Ing. Rehm
Lutz Prof. Dr.-Ing. Franke
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RESTRA-Patentverwertung GmbH
RESTRA PATENTVERWERTUNG GmbH
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RESTRA-Patentverwertung GmbH
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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for the end anchoring of at least one rod made of fiber composite material used as a tendon in prestressed concrete construction, with an anchoring hollow body which can be fixed on the prestressed concrete component and in which is arranged an anchor body which extends over a longitudinal section of the rod and is penetrated by the rod a clamping device formed by wedges perpendicular to the longitudinal axis of the rod acting transverse pressure forces are exerted, which produce a frictional connection between the rod and anchor body or anchoring hollow body.
  • Rods made of fiber composite materials - glass or carbon fibers cast into a resin matrix - have a high tensile strength or breaking strength in the longitudinal direction of the fiber, which is around 1600 N / mm2 for glass fiber composite (GV) rods. They can therefore be used as tendons in prestressed concrete construction instead of the usual prestressing steel.
  • GV glass fiber composite
  • those which can be used in connection with GM tendons are those which have a frictional fixation of the GM tendons in one convey suitable anchoring body, which in turn is supported or anchored on the concrete component in a tensile manner;
  • Such anchoring devices are, for example, wedge anchors and grouting anchors with an internally conical anchoring body supported on the concrete component, which is penetrated in the longitudinal direction by tendons, which in turn are fixed to the hollow anchoring body by means of a generally multi-part in the case of wedge anchoring, in the case of encapsulating anchoring as a one-piece grouting cone are, the Ouerpressung of the clamping body and the tendons themselves required for the frictional fixation of the GV tendons is achieved by a sufficient displacement of the clamping body in the longitudinal direction of the anchorage.
  • the tensile stress introduced into the end anchorage via the tendons which is generally additively composed of the prestressing imparted to the tendons and the load component resulting from the load on the prestressed concrete part, causes a displacement of the clamping element in the hollow anchoring body, which in turn leads to load-dependent transverse pressures of the tendons .
  • these transverse pressures are very high and can lead to a decisive reduction in the long-term tolerable anchoring force with GM bars.
  • this potting cone no longer resembles the conical inner shape of the anchoring hollow body due to the shrinkage of the potting compound which generally occurs is because there are larger absolute shrinkage amounts at the larger diameter than at the smaller one.
  • the load-dependent transverse pressures on the tendons in the region of the smaller diameter of the casting cone, ie on the entry side of the tendons are additionally increased.
  • the longitudinal tensile force of all tendons of the entire tendon is converted by the wedges into a corresponding clamping force, which acts as a transverse compressive force on the tendons and can rise so high that the tension rods are overstressed.
  • the object of the invention is to design an anchoring device of the type mentioned at the outset in such a way that GM tendons are anchored very gently and thus better utilization of the specific tensile strength of such tendons is made possible.
  • the anchor body is formed at least in two parts and has an axially displaceable wedge body part enclosing at least one tensioning rod and at least one clamping body part which experiences a transverse pressure proportional to the displacement of the wedge body part, but even against displacement in the axial direction Direction is supported, and that further tension rods are anchored in the clamping body part.
  • This configuration has the advantage that the increase in the load-dependent transverse pressure can be limited by choosing a suitable number of the tension rods enclosed by the displaceable wedge body part to the amount that the transverse pressure-sensitive GM materials can withstand for a long time, but the clamping force exerted by the wedge body part so is chosen as high as possible so that the anchorage lengths are as short as possible.
  • the axially movable wedge body part of the anchor body has two opposing flat wedges with the wedge cutting edge pointing towards the entry side of the tendons, between the mutually parallel surfaces of which tension rods are held, on which the tensile forces to be converted into transverse compressive forces act, and if the clamping body part , in which the further tension rods are anchored, consists of flat clamping plates which limit parallel clamping gaps in which the further tension rods are held with the transverse pressure resulting from the position of the wedge body part.
  • the further tension rods held between the flat clamping plates are advantageously grouped symmetrically to the axis plane of the tension rods held between the flat wedges.
  • the clamping plate resting on a flat wedge of the wedge body part is in turn designed as a flat wedge, which together with the wedge body flat wedge forms a wedge pair. All tie rods then run straight into the anchor body.
  • the effective tensile force / lateral pressure reduction ratio can easily be specified by the numerical ratio of the tension rods anchored in a wedge body part of the anchor body. It is understood that this reduction ratio with two-part design of the anchor body can be additionally influenced by the fact that in the wedge body part of the anchor body in addition to the tension rods, via which the effective tensile forces act, blind rods are used. It is expedient if a radial or mirror-symmetrical arrangement of the tension rods involved in the tensile force entry is selected when replacing individual tension rods with dummy rods, or if the symmetry of the distribution of these tension rods corresponds overall to the symmetry of the distribution of the tension rods.
  • a compensating layer provided according to the invention between the inner wall of the cavity and the anchor body provides the advantage that a uniform distribution of the transverse pressure exerted on the tie rods is possible.
  • such a compensation layer will only be required if the anchor body is inserted directly into a recess in the concrete component, the compensation layer then compensating for the surface roughness and manufacturing tolerances of the recess.
  • a resilient adhesive layer provided according to the invention, in which the tension rods are embedded, has the advantage that stress peaks generated by surface roughness of the tension rods and / or the clamping and wedge plates are avoided.
  • the adhesive layer can be used as a coating on the tendons or as a coating on the clamping and wedge bodies parts should be realized, but it should not be too thick, so that too large displacement paths of the wedge body part are not required to achieve the required minimum lateral pressure force. It is therefore expedient if the layer thickness is only slightly greater than the surface roughness of the tension rods or the clamping body parts that can be expressed in terms of diameter or distance difference.
  • FIGS. 1 to 3 are explained in the following with special reference to their use for permanent end anchoring of tendons made of fiber composite materials in prestressed concrete construction; however, they can also be used, for example in connection with conventional prestressing presses, as movably arranged drawing heads with which the tendon ends only have to be held over a relatively short period of time in order to set the required prestressing.
  • the tendons 411 and 412 are designed as round bars about 8 mm thick, which with a horizontal or axially parallel course symmetrical with respect to the horizontal longitudinal center plane 414 of the device 410 in A total of five parallel rows of seven tendons 411 and 412 are arranged side by side or one above the other, with blind bars with the tendons 412 of corresponding quality being provided in the central row for a reason to be explained below in addition to tendons 412.
  • the central component of the device 410 which is formed symmetrically with respect to the horizontal longitudinal center plane 414 as well as with respect to its vertical longitudinal center plane 416, is a clamping arrangement 418-425 and flat wedges 426-429 comprising the stacked arrangement shown in FIG 430 designated anchor body is provided, which in its position of use shown in FIG. 1 is received over a large part of its length by a recess 431 of the prestressed concrete component 413 or by an anchoring hollow body 432 inserted therein and, standing under a sufficient transverse pressure, the frictional anchoring the tendons 411 and 412 mediate.
  • the anchor body elements 418-429 are expediently attached to the tendons 411 and 412 in their stacked arrangement even before the tendons 411 and 412 are brought to the required tensile pretension by means of a tensioning press, not shown, and, after the tendons have been subjected to the required tensile preload, are pushed from the exit side of the tendons into the illustrated end position in the recess 431 or the anchoring hollow body 432.
  • the clamping plates 418 - 425 between which the four outer rows of tendons 411 are held and which taper towards the left exit side of the tendons 411 and 412 according to FIG.
  • adjacent flat wedges 426 and 429 have at their end sections arranged outside the recess 431 laterally projecting flange pieces 433, via which the tendon forces are introduced into an abutment plate 436 adjacent to the outer surface 434 of the prestressed concrete component 413 and surrounding the opening of the recess 431 or by which a further axial displacement of these anchor body elements 418-426 and 425-429 to the entry side of the tendons 411 and 412, ie to the concrete component 413, is prevented.
  • the anchor body elements 418 - 429 and which are supported vertically between the mutually opposite walls 439 and 441 of the recess 431 and the anchoring hollow body 432 to the axes of the tensioning members 411 and 412 compress the tendons 411 and 412 arranged between them until the minimum transverse compression of these parts 411 and 412 or 418 - 429 required for anchoring the tendons 411 and 412 securely under service load is reached, after which the prestressing press with which the tendons are reached 411 and 412 were previously held at the required tension, from which they can be disconnected.
  • the device 410 explained so far has the following functional properties:
  • the conversion ratio By means of a suitable choice of this numerical ratio, the conversion ratio, with which an increase in the tensile forces acting on the tendons 411 and 412 causes an increase in the transverse pressure of the tendons 411 and 412, can be defined and based on one for the long-term strength of the tendons 411 and 412 suitably low value can be kept.
  • the value of this conversion ratio if all of the bars arranged between the flat wedges 427 and 428 were effective as tendons 412, would only be 1/5 of the value that is known for known wedge or potting anchors, in which the total in the Anchoring device initiated tensile forces make their contribution to the transverse pressure of the tendons, must be accepted.
  • individual bars held between the central flat wedges 427 and 428 are, for example, the four bars shown in FIG. 2 by dashed hatching marked rods as blind rods trained and provided only three effective as tendons 412 rods, whereby the number ratio is reduced to less than 1/10.
  • the anchor body elements 418-429 are preferably made of steel; but they can also consist of another material that has a sufficiently high strength for power transmission in the longitudinal direction.
  • the clamping plates 418 - 425 and the central flat wedges 427 and 428 are provided on their sides facing the tendons 411 and 412 with receiving grooves 442 and 443 for the tendons 411 and 412, which are neatly embedded in these grooves 442 and 443 and on the Most of their circumference is surrounded by the groove walls, so that between the tendons 411 and 412 facing sides of the clamping plates 418 - 421 or 422 - 425 and the central flat wedges 427 and 428 only narrow, approx. 1 mm wide edge gaps 444 and 446 remain.
  • the anchor body 430 overall has an approximately cuboid basic shape with outer surfaces 447 and 448 of the respective outermost clamping plates 418 and 425 running parallel to one another, with which the clamping body 430 is located on the mutually opposite inner walls of the recess 431 or the anchoring hollow body 432 is supported. It goes without saying that these inner walls 439 and 441 must also run parallel to one another as well as possible, so that a uniform distribution of the transverse pressure of the tendons 411 and 412 over the anchoring length of the tendons is ensured. This is not a problem if the anchor body 430, as shown in the lower part of FIG.
  • an anchoring hollow body 432 which in turn is inserted into a correspondingly further recess in the concrete component 413, because in the case of such a part, which is prefabricated as a hollow steel profile body the plane parallelism of the support surfaces 439 and that for the shown anchoring position of the Anchor body 430 required clear internal dimensions of the anchoring hollow body can be easily manufactured. There are then no special requirements for the clear internal dimensions of the recess 431, in which the anchoring hollow body 432 is inserted, since a cavity remaining between the anchoring hollow body 432 and the longitudinal walls of the recess 431 can be pressed into the on the entry side of the Tendons 411 and 412 the tension channel 449 opens.
  • the device 410 is then held securely in its desired position, even if the longitudinal walls of the recess 431 of the concrete component do not run exactly parallel to one another and / or have a rough surface.
  • the concrete component 413 with its recess 431 itself is to serve as an "anchoring hollow body" for the anchor body 430
  • an approximately 2-4 mm thick compensation layer 450 made of a resilient material, for example Neoprene is provided so that the parallel position of the clamping plates 418 - 425 and the central flat wedges 427 and 428 required for a uniform distribution of the transverse pressure over the anchoring length of the tendons 411 and 412 can be set automatically, even if the mentioned support surfaces 439 of the concrete component are not exact are plane or not exactly parallel to each other.
  • this leveling layer 450 equivalent leveling layer 451 may alternatively be provided between adjacent surfaces of the clamping plates 419 and 420 or 423 and 424 or, as indicated by dashed lines in Fig. 1, between an inner clamping plate 421 or 422 and the This adjacent flat wedge 426 and 429 are located, which on one side delimits the V-shaped gap in which the flat wedges 427 and 428 are inserted.
  • the tendons 411 and 412 are embedded in a somewhat flexible adhesive layer 452 and 453, which, unevenness of the anchor body elements as well equalizing the tendons, nestling flatly on them and thus causing an even distribution of the transverse pressure over the anchoring length.
  • a plastically deformable material or an elastomer reinforced with metal, glass fiber or ceramic fillers can be considered for such an adhesive layer.
  • the adhesive layer 452 or 453 can either, as shown in the lower part of FIG.
  • each adhesive layer 453 or 454 forms a half-shell enclosing half of the tendons 412 or 411.
  • the coatings 453 or 454 of the tendons and clamping plates can either be relatively thin-walled layers 454 following the contour of receiving grooves 442 or they can be designed as comparatively solid plates 453, possibly sunk in the clamping body elements, the thickness of which is at least approximately 1 mm greater than half the diameter of the tendons 411 or 412, which then dig into these adhesive layers when the anchor body 430 is pressed together.
  • the surfaces of the anchor body elements 418-425 or 427 and 428 adjacent to the adhesive layers 452-454 are roughened to a defined extent, whereby an improved adhesion of the tendons 411 and 412 and the anchor body 430 is achieved with a given transverse pressure and as a result, a favorable reduction in the minimum transverse pressure required for their frictionally anchoring can be achieved for the protection of the tendons 411 and 412.
  • these also fulfill the function of the compensating layers 450 or 451.

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Abstract

Vorrichtung zur Endverankerung von im Spannbeton eingesetzten Stäben aus Faser-Verbundwerkstoff, mit einem am Spannbeton-Bauteil (413) festlegbaren Verankerungshohlkörper (432), in dem ein von Spannstäben (411, 412) durchsetzter Ankerkörper (430) angeordnet ist, der aus einem mindestens ein Spannglied (412) umschließenden, längsverschieblichen Keilkörperteil (427, 428) und mindestens einem unverschieblichen Klemmkörperteil (418 - 425) besteht, der bei Längsverschiebung des Keilkörperteiles einem der Längs-Zugkraft von dessen Spannglied (412) entsprechenden Querdruck ausgesetzt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Endverankerung mindestens eines als Spannglied im Spannbetonbau eingesetz­ten Stabes aus Faser-Verbundwerkstoff, mit einem am Spann­beton-Bauteil festlegbaren Verankerungshohlkörper, in dem ein sich über einen Längenabschnitt des Stabes erstrecken­der, vom Stab durchsetzter Ankerkörper angeordnet ist, auf den mittels einer von Keilen gebildeten Klemmeinrichtung rechtwinkelig zur Längsachse des Stabes wirkende Querdruck­kräfte ausgeübt werden, die eine reibungsschlüssige Verbin­dung zwischen Stab und Ankerkörper bzw. Verankerungshohl­körper herstellen.
  • Stäbe aus Faser-Verbundwerkstoffen - in eine Harzmatrix ein­gegossene Glas- oder Kohlefasern - haben in Faser-Längsrich­tung eine hohe Zug- bzw. Bruchfestigkeit, die bei Glasfaser-­Verbund (GV-) -Stäben bei ca. 1600 N/mm² liegt. Sie sind da­her anstelle der üblichen Spannstähle grundsätzlich als Spannglieder im Spannbetonbau einsetzbar. Problematisch ist jedoch die Endverankerung unter hoher Vorspannung stehender GV-Spannglieder, weil deren Querdruck- und Schubfestigkeit im Vergleich zu Stahlstäben erheblich geringer ist. Von den in Verbindung mit Stahlstäben bekannten Endverankerungs-­Vorrichtungen kommen daher für einen Einsatz in Verbindung mit GV-Spanngliedern allenfalls solche in Betracht, die eine reibungsschlüssige Fixierung der GV-Spannglieder in einem geeigneten Verankerungskörper, der seinerseits am Betonbauteil zugfest abgestützt bzw. verankert ist, vermitteln; solche Ver­ankerungsvorrichtungen sind beispielsweise Keilverankerungen und Vergußverankerungen mit einem am Betonbauteil abgestütz­ten, innen konischen Verankerungskörper, der von Spanngliedern in Längsrichtung durchsetzt ist, die ihrerseits am Veranke­rungshohlkörper mittels eines im Falle der Keilverankerungen in der Regel mehrteiligen, im Falle der Vergußverankerung als einstückiger Vergußkegel ausgebildeten Klemmkörpers festgelegt sind, wobei die für die reibungsschlüssige Fixierung der GV-­Spannglieder erforderliche Ouerpressung des Klemmkörpers und der Spannglieder selbst durch eine hinreichende Verschiebung des Klemmkörpers in Längsrichtung der Verankerung erzielt wird.
  • Die mit solchen Vorrichtungen erzielten Endverankerungen von GV-Spanngliedern sind aber in Anbetracht der Tatsache, daß die Beanspruchbarkeit der GV-Spannglieder aufgrund der für diese geltenden Bruchkriterien durch Spannungen in Querrichtung und/oder Schubspannungen in Längsrichtung abnimmt, mit einer Reihe erheblicher Nachteile behaftet.
  • Die über die Spannglieder in die Endverankerung eingeleitete Zugbeanspruchung, die sich im allgemeinen additiv aus der den Spanngliedern erteilten Vorspannung und dem aus der Belastung des Spannbetonteils resultierenden Lastanteil zusammensetzt, verursacht eine Verschiebung des Klemmkörpers im Verankerungs-­Hohlkörper, die ihrerseits zu lastabhängigen Querpressungen der Spannglieder führt. Diese Querpressungen sind im Regel­fall sehr hoch und können bei GV-Stäben zu einer entscheiden­den Minderung der langzeitig ertragbaren Verankerungskraft führen.
  • Zwar ist es grundsätzlich möglich, solche lastabhängigen Quer­pressungen dadurch in vernünftigen Grenzen zu halten, daß eine große Verankerungslänge der Spannglieder und innerhalb des maß­geblichen Grenz-Gleitwinkels eine möglichst steile Neigung der konischen Innenfläche des Verankerungshohlkörpers bzw. ent­sprechend große Keil- oder Kegelwinkel der Klemmkörper vor­gesehen werden; eine solche Verankerungsvorrichtung wird dann aber, insbesondere dann, wenn sie für ein mehrere Spannglieder umfassendes Bündel ausgelegt ist, unverhältnismäßig voluminös, so daß ihr Einsatz für schlanke Bauteile problematisch wird. Die am Beginn der Verankerungsstrecke, wo die volle Längs-­Zugspannung wirksam ist, auftretenden Quer- und Schubspannungs­spitzen, die in Anbetracht des im Vergleich zu Stahlstäben geringeren E-Moduls der GV-Spannglieder entsprechend höher sind, sind bei GV-Stäben besonders schädlich. Es kommt hinzu, daß bei Vergußverankerungen, bei denen als Klemmkörper ein den Verankerungs-Hohlkörper ausfüllender Vergußkegel vorhan­den ist, in den die Spannglieder eingebettet sind, infolge des in der Regel auftretenden Schwindens der Vergußmasse die­ser Vergußkegel der konischen Innenform des Verankerungs-­Hohlkörpers nicht mehr ähnlich ist, da am größeren Durchmesser größere absolute Schwindbeträge auftreten als am kleineren. Dadurch werden die lastabhängigen Querpressungen an den Spann­gliedern im Bereich des kleineren Durchmessers des Verguß­kegels, d.h. an der Eintrittsseite der Spannglieder zusätz­lich vergrößert.
  • Es ist bekannt, flache, im Querschnitt rechteckige Spannstäbe zu einem Stapel zusammenzufassen und durch auf den Außenseiten des Stapels angeordnete Keile zusammenzupressen, die sich an den Innenwänden eines Verankerungs-Hohlkörpers abstützen, wo­bei zwischen den einzelnen Spannstablagen Druckplatten ange­ordnet sind, welche die von den Keilen erzeugten Klemmkräfte in die Spannstäbe übertragen (DE-A 1 958 882). Die Keile sind hier als Doppelkeile ausgebildet und werden von außen her ein­geschlagen, wobei die von ihnen erzeugte Querdruckkraft so groß sein muß, daß bei der vorhandenen Reibung zwischen den Spannstäben und Klemmplatten das gesamte Spannglied seiner Längskraft entsprechend genügend fest im Verankerungshohlraum eingespannt wird. Auf die Einhaltung einer Höchstklemmkraft kommt es nicht an, da die Spannstäbe aus Stahl bestehen und deshalb sehr druckfest sind und hohe Klemmkräfte aushalten können.
  • Eine ähnliche Endverankerung gibt es auch für solche Spann­stäbe, die aus nicht homogenen Hochleistungs-Verbundwerkstoffen hergestellt sind (DE-A-2 512 114). Hier wirken Einzelkeile an den Außenseiten des Spannstabstapels mit Keilflächen zusammen, die im Verankerungs-Hohlkörper angeordnet sind. Damit sich die Spannstäbe gegenüber den Druckplatten und Klemmflächen der Keile nicht verschieben können, an denen sie anliegen, können sie mit diesen verklebt sein, oder es wird ein feines Draht­netz od.dgl. zwischengelegt, um die Reibung zu erhöhen. Wenn sich die an den Außenseiten des Spanngliedes angeordneten Keile auf den Keilflächen im Verankerungs-Hohlkörper verschieben kön­nen, wird die Längszugkraft aller Spannstäbe des gesamten Spanngliedes durch die Keile in eine entsprechende Klemmkraft umgesetzt, die als Querdruckkraft auf die Spannstäbe wirkt und hierbei so hoch ansteigen kann, daß die Spannstäbe überbean­sprucht werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verankerungsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß GV-Spannglieder sehr schonend verankert werden und damit eine bessere Ausnutzung der spezifischen Zugfestigkeit solcher Spannglieder ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß der Ankerkörper mindestens zweiteilig ausgebildet ist und einen in axialer Richtung verschiebbaren, mindestens einen Spann­stab umschließenden Keilkörperteil und mindestens einen Klemm­körperteii aufweist, der eine der Verschiebung des Keilkörper­teiles proportionale Querpressung erfährt, selbst aber gegen Verschiebung in axialer Richtung abgestützt ist, und daß in dem Klemmkörperteil weitere Spannstäbe verankert sind.
  • Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Zunahme der last­abhängigen Querpressung durch Wahl einer geeigneten Anzahl der von dem verschiebbaren Keilkörperteil umschlossenen Spannstäbe auf denjenigen Betrag begrenzt werden kann, dem die quer­pressungsempfindlichen GV-Materialien langzeitig standhalten können, wobei aber die von dem Keilkörperteil ausgeübte Klemm­kraft so hoch wie möglich gewählt wird, damit man mit möglichst kurzen Verankerungslängen auskommt.
  • Besonders zweckmäßig ist es, wenn der axialbewegliche Keil­körperteil des Ankerkörpers zwei einander gegenüberliegende, mit dem Keilschneidenende zur Eintrittsseite der Spannglieder hin weisende Flachkeile aufweist, zwischen deren zueinander parallelen Flächen diejenigen Spannstäbe gehalten sind, an denen die in Querdruckkräfte umzusetzenden Zugkräfte angrei­fen, und wenn der Klemmkörperteil, in dem die weiteren Spann­stäbe verankert sind, aus flachen Klemmplatten besteht, die parallele Klemmspalte begrenzen, in denen die weiteren Spann­stäbe mit der aus der Stellung des Keilkörperteiles resultie­rende Querpressung gehalten sind.
  • Die zwischen den flachen Klemmplatten gehaltenen weiteren Spannstäbe sind vorteilhaft symmetrisch zur Achsebene der zwischen den Flachkeilen gehaltenen Spannstäbe gruppiert. Zweckmäßig ist auch die an einem Flachkeil des Keilkörper­teiles anliegende Klemmplatte ihrerseits als Flachkeil aus­gebildet, der zusammen mit dem Keilkörper-Flachkeil ein Keilpaar bildet. Alle Spannstäbe laufen dann geradlinig in den Ankerkörper ein.
  • Das wirksame Zugkraft/Querdruckkraft-Untersetzungsverhältnis kann auf einfache Weise durch das Zahlenverhältnis der in einem Keilkörperteil des Ankerkörpers verankerten Spannstäbe vorgegeben werden. Es versteht sich, daß dieses Untersetzungs­verhältnis bei zweiteiliger Ausbildung des Ankerkörpers zu­ sätzlich dadurch beeinflußt werden kann, daß in dem Keilkörper­teil des Ankerkörpers zusätzlich zu den Spannstäben, über die die wirksamen Zugkräfte angreifen, Blindstäbe eingesetzt wer­den. Dabei ist es zweckmäßig, wenn bei Ersatz einzelner Spann­stäbe durch Blindstäbe eine radial- oder spiegelsymmetrische Anordnung der an der Zugkraft-Eintragung beteiligten Spann­stäbe gewählt wird, bzw. wenn die Symmetrie der Verteilung dieser Spannstäbe mit der Symmetrie der Verteilung der Spann­stäbe insgesamt übereinstimmt.
  • Es ist zweckmäßig, wenn zwischen den Flachkeilen des Keil­körperteils eine ungerade Anzahl von Spannstäben in einer ge­meinsamen Ebene angeordnet ist, damit bei Ersatz einzelner Spannstäbe durch Blindstäbe jeweils ein Blindstab zwischen zwei an der Zugkraftübertragung beteiligten Spannstäben ange­ordnet werden kann, um eine möglichst gleichmäßige Kraftein­leitung zu erzielen.
  • Eine erfindungsgemäß vorgesehene Ausgleichsschicht zwischen der Innenwand des Hohlraumes und dem Ankerkörper vermittelt den Vorteil, daß eine gleichmäßige Verteilung des auf die Spannstäbe ausgeübten Querdruckes möglich ist.
  • In der Regel wird eine solche Ausgleichsschicht nur dann er­forderlich sein, wenn der Ankerkörper direkt in eine Aussparung des Betonbauteils eingesetzt ist, wobei die Ausgleichsschicht dann die Oberflächenrauhigkeiten und Fertigungstoleranzen der Aussparung ausgleicht.
  • Eine erfindungsgemäß vorgesehene, nachgiebige Haftschicht, in der die Spannstäbe eingebettet sind, hat den Vorteil, daß durch Oberflächenrauhigkeiten der Spannstäbe und/oder der Klemm- und Keilplatten erzeugte Spannungsspitzen vermieden werden. Die Haftschicht kann als eine Beschichtung der Spann­glieder oder als eine Beschichtung der Klemm- und Keilkörper­ teile realisiert werden, sie sollte jedoch nicht zu dick sein, damit nicht zu große Verschiebewege des Keil-Körperteils erforder­lich sind, um die erforderliche Mindest-Querdruckkraft zu er­reichen. Es ist daher zweckmäßig, wenn die Schichtdicke nur wenig größer ist als die in Durchmesser- bzw. Abstanddifferenz ausdrückbare Oberflächenrauhigkeit der Spannstäbe bzw. der Klemmkörperteile.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Endverankerungsvorrichtung für rundstabförmige Spannstäbe aus Faserverbundwerkstoff, mit einer mit gegeneinander verspannbaren Flachkeilen und Klemmplatten arbeitenden Kraft-Umsetzungs­einrichtung, in einem Schnitt längs der Linie I-I der Fig. 2,
    • Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 von der Aus­trittsseite des Spanngliedes her gesehen,
    • Fig. 3 eine Abwandlung der Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 in einer der Fig. 2 entsprechen­den Darstellung.
  • Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Verankerungsvorrichtungen werden im folgenden mit speziellem Bezug auf ihren Einsatz zur dauernden Endverankerung von Spanngliedern aus Faser-Verbund­werkstoffen im Spannbetonbau erläutert; sie können aber auch, z.B. in Verbindung mit üblichen Spannpressen, als beweglich angeordnete Ziehköpfe Verwendung finden, mit denen die Spann­gliedenden zur Einstellung der erforderlichen Vorspannung nur über einen relativ kurzen Zeitraum gehalten werden müssen. Weitere Einsatzmöglichkeiten, bei denen es auf eine dauerhafte oder nur zeitweise Verankerung von Spanngliedern ganz allge­mein ankommt, vermag der Fachmann aufgrund der zu erläutern­den konstruktiven und funktionellen Einzelheiten der einzel­nen Ausführungsbeispiele ohne weiteres zu erkennen.
  • Beim dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei, sind die Spannglieder 411 und 412 als ca. 8 mm dicke Rundstäbe ausge­bildet, die mit horizontalem bzw. achsparallelem Verlauf sym­metrisch bezüglich der horizontalen Längsmittelebene 414 der Vorrichtung 410 in insgesamt fünf parallelen Reihen zu je sieben Spanngliedern 411 bzw. 412 nebeneinander bzw. überein­ander angeordnet sind, wobei in der zentralen Reihe aus einem im folgenden noch zu erläuternden Grunde neben Spanngliedern 412 auch Blindstäbe mit den Spanngliedern 412 entsprechender Beschaffenheit vorgesehen sind.
  • Zentraler Bestandteil der Vorrichtung 410, die insgesamt sym­metrisch bezüglich der horizontalen Längsmittelebene 414 wie auch bezüglich ihrer vertikalen Längsmittelebene 416 ausgebil­det ist, ist ein in der aus der Fig. 1 ersichtlichen, gesta­pelten Anordnung Klemmplatten 418 - 425 und Flachkeile 426 - 429 umfassender, insgesamt mit 430 bezeichneter Ankerkörper vorgesehen, der in seiner in der Fig. 1 dargestellten Ge­brauchslage auf dem größten Teil seiner Länge von einer Aus­sparung 431 des Spannbetonbauteils 413 bzw. von einem in die­ses eingesetzten Verankerungshohlkörper 432 aufgenommen ist und, unter einer hinreichenden Querpressung stehend, die rei­bungsschlüssige Verankerung der Spannglieder 411 und 412 ver­mittelt.
  • Die Ankerkörperelemente 418 - 429 werden zweckmäßigerweise schon bevor die Spannglieder 411 und 412 mittels einer nicht dargestellten Spannpresse in üblicher Weise auf eine erforder­liche Zug-Vorspannung gebracht werden, in ihrer gestapelten Anordnung an den Spanngliedern 411 und 412 angesetzt, und, nachdem den Spanngliedern die erforderliche Zug-Vorspannung aufgeprägt ist, von der Austrittsseite der Spannglieder her in die dargestellte Endlage in der Aussparung 431 bzw. dem Verankerungshohlkörper 432 hineingeschoben. Die Klemmplatten 418 - 425, zwischen denen die vier äußeren Reihen von Spann­gliedern 411 gehalten sind und die sich zu der, gemäß Fig.1 linken Austrittsseite der Spannglieder 411 und 412 hin ver­jüngenden, an den zentralen Flachkeilen 427 und 428, zwischen denen die mittlere Reihe von Spanngliedern 412 gehalten ist, anliegenden Flachkeile 426 und 429 haben an ihren außerhalb der Aussparung 431 angeordneten Endabschnitten seitlich ab­stehende Flanschstücke 433, über die die Spanngliedkräfte in eine an der Außenfläche 434 des Spannbetonbauteils 413 an­liegende, die Öffnung der Aussparung 431 umgebende Wider­lagerplatte 436 eingeleitet werden bzw. durch die eine wei­tere axiale Verschiebung dieser Ankerkörperelemente 418-426 und 425 - 429 zur Eintrittsseite der Spannglieder 411 und 412, d.h. zum Betonbauteil 413 hin, verhindert ist.
  • Die zentralen Flachkeile 427 und 428, zwischen denen die Spann­glieder 412 der zentralen Reihe eingeschlossen sind, bilden insgesamt einen in axialer Richtung verschiebbaren Keilkörper, dessen Keilwinkel dem Öffnungswinkel des V-förmigen Spalts entspricht, der, zur Austrittsseite der Spannglieder 412 hin sich erweiternd, durch die inneren Keilflächen 437 und 438 der äußeren Flachkeile 426 bzw. 429 begrenzt ist.
  • Durch Eintreiben dieses Keilkörpers 427, 428 in den V-Spalt 437, 438 lassen sich die zwischen den einander gegenüberlie­genden Wänden 439 bzw. 441 der Aussparung 431 bzw. des Ver­ankerungshohlkörpers 432 zu den Achsen der Spannglieder 411 und 412 senkrecht abgestützten Ankerkörperelemente 418 - 429 und die zwischen diesen angeordneten Spannglieder 411 und 412 soweit zusammendrücken, bis die für eine unter Gebrauchslast sichere Verankerung der Spannglieder 411 und 412 erforderliche Mindestquerpressung dieser Teile 411 und 412 bzw. 418 - 429 erreicht ist, wonach die Spannpresse, mit der die Spannglieder 411 und 412 zuvor auf der erforderlichen Zugspannung gehalten wurden, von diesen abgekoppelt werden kann.
  • Die insoweit erläuterte Vorrichtung 410 hat folgende funktio­nelle Eigenschaften:
  • Von den bei Belastung des Betonbauteils 413 auftretenden Zug­kräften, die über die Spannglieder 411 und 412 in die Veranke­rungsvorrichtung 410 eingeleitet werden, resultiert eine Zu­nahme der Querpressung der Spannglieder nur aus demjenigen lastabhängigen Zugkraftanteil, der über die zentralen Spann­glieder 412 angreift. Bei identischer Ausbildung der Spann­glieder 411 und 412 und gleichmäßiger Querpressung der Spann­glieder im Ankerkörper 430 verhält sich somit der für die Zu­nahme der Querpressung maßgebliche Anteil der Zugkraft zu der von der Verankerungsvorrichtung aufzunehmenden Zugkraft ins­gesamt wie die Anzahl der zentralen Spannglieder 411 zur Ge­samtzahl der Spannglieder 411 und 412. Durch geeignete Wahl dieses Zahlenverhältnisses kann somit das Umsetzungsverhält­nis, mit dem eine Erhöhung der an den Spanngliedern 411 und 412 angreifenden Zugkräfte eine Zunahme der Querpressung der Spannglieder 411 und 412 bewirkt, definiert vorgegeben und auf einem für die Langzeit-Belastbarkeit der Spannglieder 411 und 412 geeignet niedrigen Wert gehalten werden. Beim darge­stellten speziellen Ausführungsbeispiel würde der Wert dieses Umsetzungsverhältnisses, wenn alle zwischen den Flachkeilen 427 und 428 angeordneten Stäbe als Spannglieder 412 wirksam wären, nur 1/5 desjenigen Wertes betragen, der bei bekannten Keil- oder Verguß-Verankerungen, bei denen die insgesamt in die Verankerungsvorrichtung eingeleiteten Zugkräfte ihren Bei­trag zur Querpressung der Spannglieder leisten, hingenommen werden muß. Um jedoch eine bei den dargestellten Keilwinkeln in praxi erforderliche weitere Verkleinerung des Querpressungs- bzw. Querkraft/Zugkraft-Verhältnisses zu erreichen, sind ein­zelne der zwischen den zentralen Flachkeilen 427 und 428 ge­haltenen Stäbe, beispielsweise die vier in der Fig. 2 durch eine gestrichelte Schraffur markierten Stäbe als Blindstäbe ausgebildet und nur drei als Spannglieder 412 wirksame Stäbe vorgesehen, wodurch das genannte Zahlenverhältnis auf weniger als 1/10 reduziert ist.
  • Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ankerkörper­elemente 418 - 429 vorzugsweise aus Stahl gefertigt; sie kön­nen aber auch aus einem anderen Material bestehen, das eine für die Kraftübertragung in Längsrichtung ausreichend hohe Festigkeit besitzt. Die Klemmplatten 418 - 425 und die zen­tralen Flachkeile 427 und 428 sind an ihren den Spanngliedern 411 bzw. 412 zugewandten Seiten mit Aufnahmerillen 442 bzw. 443 für die Spannglieder 411 und 412 versehen, die satt in diese Rillen 442 bzw. 443 eingebettet und auf dem größten Teil ihres Umfangs von den Rillenwänden umschlossen sind, so daß zwischen den den Spanngliedern 411 und 412 zugewandten Seiten der Klemmplatten 418 - 421 bzw. 422 - 425 und der zen­tralen Flachkeile 427 und428 lediglich schmale, ca. 1 mm weite Randspalte 444 bzw. 446 verbleiben.
  • Beim dargestellten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 hat der Ankerkörper 430 insgesamt eine etwa quaderförmige Grundform mit planparallel zueinander verlaufenden Außen­flächen 447 und 448 der jeweils äußersten Klemmplatten 418 bzw. 425, mit denen sich der Klemmkörper 430 an den einander gegenüberliegenden Innenwänden der Aussparung 431 bzw. des Verankerungshohlkörpers 432 abstützt. Es versteht sich, daß diese Innenwände 439 bzw. 441 ebenfalls möglichst gut parallel zueinander verlaufen müssen, damit eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Querpressung der Spannglieder 411 und 412 über die Verankerungslänge der Spannglieder gewährleistet ist. Dies ist unproblematisch, wenn der Ankerkörper 430 wie im unteren Teil der Fig. 1 dargestellt, in einen Verankerungshohlkörper 432 einsteckbar ist, der seinerseits in eine entsprechend weitere Aussparung des Betonbauteils 413 eingesetzt ist, weil bei einem solchen, beispielsweise als Stahl-Hohlprofilkörper vorgefertigten Teil die Planparallelität der Abstützflächen 439 und die für die dargestellte Verankerungsstellung des Ankerkörpers 430 erforderlichen lichten Innenabmessungen des Verankerungshohlkörpers einfach hergestellt werden können. Es müssen dann auch keine besonderen Anforderungen an die lich­ten Innenabmessungen der Aussparung 431, in die der Veranke­rungshohlkörper 432 eingesetzt wird, gestellt werden, da ein zwischen dem Verankerungshohlkörper 432 und den Längswänden der Aussparung 431 verbleibender Hohlraum verpreßt werden kann, in den an der Eintrittsseite der Spannglieder 411 und 412 der Spannkanal 449 mündet. Die Vorrichtung 410 wird dann sicher in ihrer Soll-Lage gehalten, auch wenn die Längswände der Aussparung 431 des Betonbauteils nicht exakt parallel zu­einander verlaufen und/oder eine rauhe Oberfläche aufweisen.
  • Wenn jedoch, wie im oberen Teil der Fig. 1 dargestellt, der Betonbauteil 413 mit seiner Aussparung 431 selbst als "Veranke­rungshohlkörper" für den Ankerkörper 430 dienen soll, dann ist es vorteilhaft, wenn zwischen mindestens einer der äußeren Klemmplatten 418 bzw. 425 und der dieser gegenüberliegenden Ab­stützfläche 439 eine ca. 2 - 4 mm dicke Ausgleichsschicht 450 aus einem nachgiebigen Material, z.B. Neopren, vorgesehen ist, damit sich selbsttätig die für eine gleichmäßige Verteilung der Querpressung über die Verankerungslänge der Spannglieder 411 und 412 erforderliche Parallelstellung der Klemmplatten 418 - 425 und der zentralen Flachkeile 427 und 428 einstellen kann, auch wenn die genannten Abstützflächen 439 des Betonbau­teils nicht exakt planeben sind bzw. nicht exakt parallel zu­einander verlaufen. Eine in ihrer Funktion dieser Ausgleichs­schicht 450 äquivalente Ausgleichsschicht 451 kann alternativ auch zwischen einander benachbarten Flächen der Klemmplatten 419 und 420 bzw. 423 und 424 vorgesehen sein oder sich, wie in Fig. 1 gestrichelt angedeutet, zwischen einer inneren Klemmplatte 421 bzw. 422 und dem dieser benachbarten Flach­keil 426 bzw. 429 befinden, der einseitig den V-förmigen Spalt begrenzt, in dem die Flachkeile 427 und 428 stecken.
  • Da herstellungsbedingte Oberflächenrauhigkeiten der Verbund­material-Spannglieder 411 und 412 zu lokalen Spannungsspitzen führen können, wenn die Spannglieder zwischen glatten Anker­körperelementen zusammengepreßt werden, ist es, wie in der Fig. 3 dargestellt, vorteilhaft, wenn die Spannglieder 411 und 412 in eine etwas nachgiebige Haftschicht 452 bzw. 453 eingebettet sind, die sich, Unebenheiten der Ankerkörper­elemente sowie der Spannglieder ausgleichend, an diese flächig anschmiegt und somit eine gleichmäßige Verteilung der Quer­pressung über die Verankerungslänge bewirkt. Für eine solche Haftschicht kommt ein plastisch verformbares Material oder ein mit Metall-, Glasfaser- oder mit keramischen Füllstoffen bewehrtes Elastomer in Betracht. Die Haftschicht 452 bzw. 453 kann entweder, wie im unteren Teil der Fig. 3 dargestellt, eine ca. 1 - 2 mm dicke Beschichtung der Spannglieder 411 oder, wie in Verbindung mit den zentralen Flachkeilen 427 und 428 und den darüber angeordneten Klemmplatten 418 - 421 dargestellt, eine Beschichtung dieser Klemmplatten sein. Im letzteren Falle bildet jede Haftschicht 453 bzw. 454 eine die Spannglieder 412 bzw. 411 je zur Hälfte umschließende Halbschale. Die Beschichtungen 453 bzw. 454 der Spannglieder und Klemmplatten können entweder relativ dünnwandige, der Kontur von Aufnahmerillen 442 folgende Schichten 454 sein oder als vergleichsweise massive, ggf. in den Klemmkörper­elementen versenkt angeordnete Platten 453 ausgebildet sein, deren Dicke mindestens ca. 1 mm größer ist als der halbe Durchmesser der Spannglieder 411 bzw. 412, die sich dann beim Zusammenpressen des Ankerkörpers 430 in diese Haft­schichten eingraben. Günstig ist es, wenn die an die Haft­schichten 452 - 454 angrenzenden Flächen der Ankerkörper­elemente 418 - 425 bzw. 427 und 428 in einem definierten Maß aufgerauht sind, wodurch sich bei vorgegebener Querpressung eine verbesserte Haftung der Spannglieder 411 und 412 und des Ankerkörpers 430 erzielen und im Ergebnis eine für die Scho­nung der Spannglieder 411 und 412 günstige Erniedrigung der für ihre reibungsschlüssige Verankerung erforderlichen Mindest-­Querpressung erreichen läßt. Bei geeigneter Dimensionierung der Dicke der Haftschichten 452 - 454 erfüllen diese auch die Funktion der Ausgleichsschichten 450 bzw. 451.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Endverankerung mindestens eines als Spannglied im Spannbetonbau eingesetzten Stabes aus Faser-Verbundwerkstoff, mit einem am Spannbeton-Bauteil festlegbaren Verankerungshohlkörper, in dem ein sich über einen Längenabschnitt des Stabes erstreckender, vom Stab durchsetzter Ankerkörper angeordnet ist, auf den mittels einer von Keilen gebildeten Klemmeinrichtung rechtwinklig zur Längsachse des Stabes wirkende Quer­druckkräfte ausgeübt werden, die eine reibungsschlüssige Verbindung zwischen Stab und Ankerkörper bzw. dem Ver­ankerungshohlkörper herstellen, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Ankerkörper (430) mindestens zweiteilig ausgebildet ist und einen in axialer Richtung verschiebbaren, mindestens ein Spann­glied (412) umschließenden Keilkörperteil (427, 428) und mindestens einen Klemmkörperteil (418 - 425) auf­weist, der eine der Verschiebung des Keilkörperteils (427, 428) proportionale Querpressung erfährt, selbst aber gegen Verschiebung in axialer Richtung abgestützt ist,und daß in dem Klemmkörperteil (418 - 425) weitere Spannglieder (411) verankert sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß der axial bewegliche Keilkörperteil des Ankerkörpers (430) zwei einander gegenüberliegende, mit dem Keilschneidenende zur Ein­trittsseite der Spannglieder hinweisende Flachkeile (427, 428) aufweist, zwischen deren zueinander par­allelen Flächen diejenigen Spannglieder (412) gehalten sind, an denen die in Querdruckkräfte umzusetzenden Zugkräfte angreifen, und daß der Klemmkörperteil, in dem die weiteren Spannglieder (411) verankert sind, aus flachen Klemmplatten (418 - 421, 422 - 425) be­steht, die parallele Klemmspalte (444) begrenzen, in denen die weiteren Spannglieder (411) mit der aus der Stellung des Keilkörperteils (427, 428) resultierenden Querpressung gehalten sind .
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß die zwischen den flachen Klemmplatten (418 - 421; 422 - 425) gehaltenen, weite­ren Spannglieder (411) symmetrisch zur Achsebene (414) der zwischen den Flachkeilen (427, 428) gehaltenen Spannglieder (412) gruppiert sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an einem Flach­keil (427 bzw. 428) des Keilkörperteils anliegende Klemmplatte (426 bzw. 429) ihrerseits als Flachkeil ausgebildet ist, der zusammen mit dem Keilkörper-­Flachkeil (427 bzw. 428) ein Keilpaar bildet.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­durch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenwand des Verankerungshohlkörpers (432) bzw. des den Ankerkörper (430) aufnehmenden Hohlraumes (431) des Betonbauteils (413) und dem Ankerkörper oder zwi­schen dem Keilkörperteil (427, 428) und dem in axialer Richtung abgestützten Klemmkörperteil (418 - 425) eine ca. 2 - 4 mm dicke Ausgleichsschicht (450, 451) aus einem nachgiebigen Material, z.B. Polychloropren, vor­gesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­durch gekennzeichnet, daß die zwischen den Flachkeilen (427, 428) und/oder den Klemm­platten (418 - 425) gehaltenen Spannstäbe (411, 412) in eine Haftschicht (452, 453, 454) aus einem nachgiebigen Material eingebettet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­kennzeichnet, daß die an die Haftschicht (452, 453, 454) angrenzenden Flächen des Klemmkörper­teiles (418 - 425) aufgerauht sind oder eine rillen­förmige Profilierung aufweisen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Haftschicht (452, 453, 454) aus Blei oder einem mit einer Faser- oder Füllstoffbewehrung verstärkten Elastomer oder Kunst­harzmörtel oder Kombinationen dieser Stoffe besteht.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­durch gekennzeichnet, daß einige der von dem verschiebbaren Keilkörperteil (427, 428) umschlossenen Spannstäbe (412) durch Blindstäbe er­setzt sind, die hinsichtlich ihrer mechanischen Eigen­schaften und Abmessungen den Spannstäben entsprechen.
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