EP0839966A1 - Wall tie made from composite material - Google Patents

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EP0839966A1
EP0839966A1 EP97118408A EP97118408A EP0839966A1 EP 0839966 A1 EP0839966 A1 EP 0839966A1 EP 97118408 A EP97118408 A EP 97118408A EP 97118408 A EP97118408 A EP 97118408A EP 0839966 A1 EP0839966 A1 EP 0839966A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wall anchor
cross
longitudinal direction
sectional area
wall
Prior art date
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Granted
Application number
EP97118408A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0839966B1 (en
Inventor
Philippe Capeder
Hans-Jürg Gysin
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ZZ WANCOR
Original Assignee
ZZ Ziegeleien
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0839966A1 publication Critical patent/EP0839966A1/en
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Publication of EP0839966B1 publication Critical patent/EP0839966B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/38—Connections for building structures in general
    • E04B1/41—Connecting devices specially adapted for embedding in concrete or masonry
    • E04B1/4178—Masonry wall ties
    • E04B1/4185—Masonry wall ties for cavity walls with both wall leaves made of masonry

Definitions

  • the invention relates to a wall anchor.
  • Wall anchors are well known per se, cf. for example GB-A-2052589 or CH-643024. In particular, they serve to connect these two walls to one another in the case of a double-layer masonry with an inner wall and an outer wall, the ends of the wall anchor being anchored in the walls.
  • a wall anchor of the known type therefore consists of an elongated body made of steel, which is formed at least in its central length region essentially as a single or multiple winding strip of constant cross-sectional area and in its end areas has tools for anchoring the wall anchor in a wall. Apart from their role in collecting and draining condensation, the turns of the ledge of the wall anchor allow the walls to be displaced in parallel, but essentially prevent changes in the distance between the walls.
  • the turns of the strip result in a plurality of possible bending points at which the wall anchor can, for example, bend in a Z-shaped and / or V-shaped manner against its bending rigidity.
  • the changes in distance of the walls are opposed by a non-deformed wall anchor with its longitudinal stiffness (stiffness in the longitudinal direction).
  • a wall anchor of the known type is made at least in its middle length range from a strip of constant cross-sectional area.
  • the choice of the strip also determines the bending stiffness of the wall anchor, its longitudinal stiffness and its longitudinal strength (strength in the longitudinal direction).
  • a wall anchor consists of a composite material with fibers embedded in a matrix and running essentially parallel to a longitudinal direction of the wall anchor, the summed cross-sectional area of which is essentially constant in the longitudinal direction of the wall anchor, while the cross-sectional area of the wall anchor in the longitudinal direction of the wall anchor is at least in places varies.
  • the wall anchor In the case of the wall anchor according to the invention, its cross-sectional area at every point in its longitudinal direction (possibly with the exception of its end regions) results from the sum of the cross-sectional areas of the fibers and the cross-sectional area of the matrix, the cross-sectional area assigned to the fibers remaining essentially constant, while the cross-sectional area assigned to the matrix remains in places can be varied.
  • the smallest achievable cross-sectional area of the wall anchor is determined by the highest practically achievable packing density of the fibers, which in practice means that the total cross-sectional area of the matrix is at least 30% of the total cross-sectional area of the fibers.
  • the longitudinal stiffness and the longitudinal strength of the wall anchor according to the invention is essentially determined by the total cross-sectional area of the fibers, because in a fiber-reinforced composite material the contribution of the matrix to stiffness and strength is much less than the contribution of the fibers.
  • the longitudinal stiffness and the longitudinal strength of the wall anchor according to the invention (possibly with the exception of its end regions) is essentially constant.
  • the shape of the cross-sectional area of the wall anchor can vary with a constant area dimension, the local proportion from matrix to fiber remaining constant.
  • the wall anchor has a cross-section in the form of a rectangle always the same area but with side lengths, the length of which varies depending on their position in the longitudinal direction of the wall anchor.
  • the shape of the cross-sectional area of the wall anchor and the local proportion from matrix to fiber can both vary simultaneously.
  • the wall anchor has a cross-section in the form of a rectangle with area and side length dimensions that vary in the longitudinal direction of the wall anchor, or a circular or even regular polygonal cross-section with a diameter or circumferential diameter that varies in the longitudinal direction of the wall anchor. It goes without saying that the cross-sectional area of the wall anchor cannot become smaller than the total cross-sectional area of the fibers.
  • the wall anchor according to the invention is largely corrosion-free due to its production with a matrix, which is customary for such applications, for example made of plastic and fibers which are common for such applications, for example made of carbon, glass or plastic (for example aramid), has no appreciable heat conduction and also none significant plastic deformation.
  • a matrix which is customary for such applications, for example made of plastic and fibers which are common for such applications, for example made of carbon, glass or plastic (for example aramid), has no appreciable heat conduction and also none significant plastic deformation.
  • thermoplastics and thermosets are available for the plastic of the matrix.
  • embedding the fibers in a plastic matrix provides protection of these fibers against external influences, so that metal wires, metal fibers and natural fibers can also be used as fibers.
  • the bending stiffness of the wall anchor determines its resistance to buckling against a compressive force in its longitudinal direction. Therefore, the bending stiffness of the wall anchor near its center should be larger in its central area than in the bending areas of the wall anchor near the walls in which the ends of the wall anchor are anchored.
  • the wall anchor according to the invention thus preferably comprises two bending areas and an intermediate middle area in the longitudinal direction thereof, the middle area having a higher bending stiffness than each of the bending areas.
  • an endless blank made of composite material can be continuously provided with points of changed cross-section and then cut in sections.
  • the fibers embedded in the matrix run essentially parallel to the longitudinal direction of the wall anchor to be produced.
  • the end areas of the wall anchor with tools Provide anchoring of the wall anchor in a wall such as thread, splitting, curvature and the like, for example before the material of the matrix has cooled or hardened and is thus completely solidified.
  • a wall anchor according to the invention is shown in plan view in FIG. 1, in side view in FIG. 2 and in perspective in FIG. 3 and generally designated 1 in these figures. It has two end parts 2 and 3, which are used in a known manner to anchor the wall anchor in the walls to be connected and are shaped accordingly. Between these end parts 2 and 3 is a central part 4, which is described in more detail below.
  • the wall anchor 1 is made of a fiber-reinforced composite material.
  • This composite material comprises fibers which run at least in the area of the middle part 4 and, for example, also in the area of the end part 2, essentially parallel to a longitudinal direction L of the wall anchor 1 and are embedded in a matrix. Examples of this fiber reinforced composite material are specified below.
  • FIG. 10 An essentially square cross-sectional area 5 of the wall anchor 1 is shown in FIG. 10, which corresponds to the area of the end part 2 of the wall anchor 1 in FIGS. 1, 2 and 3 corresponds.
  • the fibers 6 are embedded in the matrix 7 and together therewith form the composite material 8.
  • the case is shown in which the fibers 6 have a square-compact packing arrangement, the spaces between them, within the essentially square shape of the cross-sectional area 5 10 are filled with the matrix 7 - the highest packing density would be known to be achieved with a hexagonal compact packing arrangement, the drawing of which would not be favorable for illustration.
  • the spaces filled with the matrix are about 20% in a square-compact packing arrangement of the fibers, in a hexagonal-compact packing arrangement about 10% of the space occupied by the composite material.
  • the densest packing arrangement of the fibers which is practically feasible, has much larger spaces between the fibers, so that in practice the minimum volume of the matrix in the composite material is about 30% of the fiber volume.
  • Each fiber 6 has a cross-sectional area 9 which runs essentially constant in the longitudinal direction L of the wall anchor 1, so that all fibers 6 together have a summed up cross-sectional area (sum of all cross-sectional areas 9) which also runs essentially constant in the longitudinal direction L of the wall anchor 1.
  • FIG. 11 shows, again in the sense of an example and on a scale that is greatly enlarged compared to FIGS. 1, 2 and 3, an essentially rectangular cross-sectional area 11 of the wall anchor 1 in the region of its central part 4.
  • the same fibers 6 as in FIG. 10 are in turn embedded in the same matrix 7 as in FIG. 10 in a square-compact packing arrangement, whereby the same composite material 8 as in FIG. 10 is formed.
  • the shapes of the cross-sectional areas 5 (FIG. 10) and 11 (FIG. 11) vary at transition points 12 and 13 (FIGS. 1, 2 and 3) between square and rectangular with a simultaneously varying ratio of the side lengths, while the cross-sectional areas 5 and 11 and the intermediate cross-sectional areas always keep the same area, so that the local proportion of matrix to fiber (ie the ratio of the volume of the fibers 6 and the spaces 10) in the longitudinal direction L of the wall anchor 1 remains constant.
  • FIG 4, 5 and 6 each show a top view, a side view and a perspective view of a second embodiment of a wall anchor 14 according to the invention, in which the shape changes in the cross-sectional areas of the wall anchor 14 at transition points 15, 16, 17 and 18 to create lead two bending areas 19 and 20.
  • the wall anchor 14 comprises in its longitudinal direction L a middle part 21 which has a higher bending stiffness than each of the two bending areas 19 and 20.
  • the wall anchor 14 in the area shown has a cross section in the form of a rectangle 25 with side lengths 26 and 27, the length of which varies in places depending on its position in the longitudinal direction L of the wall anchor 14, while the cross-sectional area of the wall anchor 14 remains essentially constant.
  • FIG. 8 illustrates, in perspective representation on a section 28 of a wall anchor, an example of the formation of transition points 29 and 30 with variations in both the shape and the area dimension of the cross-sectional area 31 and 32.
  • the two correspond Transition points 29 and 30 each a transition between an elongated-flat cross-sectional area 31 and an almost square cross-sectional area 32.
  • the shape of the cross-sectional areas 31 and 32 shows that the section 28 of the wall anchor shown in the longitudinal direction L comprises two bending areas 40 and 41 and between them a central area 42, the central area 42 having a higher bending stiffness than each of the bending areas 40 and 41.
  • Fig. 9 illustrates in perspective on a section 33 of a wall anchor further examples of the formation of variations in both the shape and the area of the cross-sectional area of the wall anchor depending on the position in the longitudinal direction L.
  • the wall anchor has a cross-section in shape a rectangle with side lengths whose length and cross-sectional area both vary.
  • the wall anchor has a variable cross-sectional area for the transition between a section 36 of circular cross section and a section 37 of approximately cross-shaped cross section.
  • the circular cross section of the wall anchor at a transition point can have a diameter that varies in places depending on the position in the longitudinal direction of the wall anchor, so that the wall anchor has an approximately conical transition.
  • the wall anchor can have a cross-section at a transition point, for example in the form of a regular polygon, the circumferential diameter and corresponding cross-sectional area of which vary in places depending on the position in the longitudinal direction of the wall anchor, so that the wall anchor has an approximately pyramid-shaped transition.
  • FIG. 12 shows, again in the sense of an example and on a scale that is greatly enlarged compared to FIGS. 1 to 9, an essentially rectangular cross-sectional area 38 of a wall anchor.
  • the same fibers 6 as in FIG. 11 are embedded in the same matrix 7 as in FIG. 11 (one of the 144 fibers has been left out for drawing reasons).
  • the packing arrangement is not compact here, so that the matrix 7 here (in the composite material 39) compared to FIG. 11 (in the composite material 8) has much larger gaps between the fibers 6, such that the matrix volume here is approximately the same size is like the fiber volume. Consequently, the longitudinal stiffness here remains approximately the same as in the case of FIG. 11, while the bending stiffness can be modulated, inter alia, with the packing density and the choice of materials.
  • a transition in the longitudinal direction between structures can take place in a region of a wall anchor, one of which corresponds to one of FIGS. 11 and 12, respectively.
  • the local proportion of matrix to fiber then varies in the longitudinal direction of the wall anchor and, accordingly, its bending stiffness.
  • a typical wall anchor according to the invention consists, for example, of a composite material with a carbon fiber-reinforced matrix made of thermoplastic material such as polypropylene or polyamide 12.
  • the total cross-sectional area of the carbon fibers is, for example, approximately 10 mm 2 and the total cross-sectional area of the wall anchor is, for example, approximately 26 mm 2 .
  • Such a wall anchor is chemically stable and corrosion-free, it has no appreciable heat conduction in comparison to the building materials of the anchored walls, and it is impact-resistant. In addition, it is almost ideally elastic, ie not plastically deformable under load.
  • an endless blank of constant cross-section can be drawn off from a roll and processed from a composite material with continuous fibers embedded in a matrix.
  • This starting material is drawn and pressed, for example, through a mold in order to be continuously provided with points of changed cross-section.
  • Finished wall anchor elements are then cut in sections and then if necessary bent at the ends, threaded or otherwise machined. The fibers thus run essentially parallel to the longitudinal direction of the wall anchor to be produced.
  • the blank can be squeezed to a greater or lesser extent and thereby material of the matrix can be squeezed out of the element in order to partially modulate the ratio of the cross-sectional areas of the fibers and the matrix (for example the ratio of carbon fiber / plastic) as desired.
  • the wall anchor according to the invention suffers much less edge strains than the wall anchor made of steel when subjected to bending stress, which results in advantages and degrees of freedom, among other things in terms of shape and dimensioning and thermal properties such as dilatation and conductivity, as set forth in, or resulting from, the foregoing.

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Abstract

The anchor has fibres embedded in a matrix and running parallel to the longitudinal direction of the anchor. The overall cross-section surface of the fibres runs constantly in the longitudinal direction of the wall anchor. The cross-sectional surface of the anchor in its longitudinal direction at least at certain positions (13,15,16,17) is varied. The wall anchor has a cross-section in the form of a rectangle, which has side lengths, the length mass of which varies position-wise dependent upon its position in the longitudinal direction of the wall anchor, whilst the cross-sectional surface of the anchor remains constant. The local proportion of the matrix to the fibres in the longitudinal direction of the wall anchor (14) remains constant.

Description

Die Erfindung betrifft einen Maueranker.The invention relates to a wall anchor.

Maueranker sind an sich wohlbekannt, vgl. beispielsweise GB-A-2052589 oder CH-643024. Sie dienen insbesondere dazu, bei einem zweischaligen Mauerwerk mit einer Innenwand und einer Aussenwand diese beiden Wände miteinander zu verbinden, wobei die Enden des Mauerankers in den Wänden verankert sind. Ein Maueranker der bekannten Art besteht deshalb aus einem länglichen Körper aus Stahl, der zumindest in seinem mittleren Längenbereich im wesentlichen als ein- oder mehrmals gewundene Leiste von konstanter Querschnittsfläche ausgebildet ist und in seinem Endbereichen Hilfsmittel zur Verankerung des Mauerankers in einer Wand aufweist. Abgesehen von ihrer Rolle beim Sammeln und Abtropfen von Kondenswasser erlauben die Windungen der Leiste des Mauerankers, Parallelverschiebungen der Wände zuzulassen, Abstandsänderungen der Wände jedoch im wesentlichen zu verhindern. Bei Parallelverschiebungen der Wände ergeben die Windungen der Leiste eine Mehrzahl von möglichen Biegestellen, an denen sich der Maueranker gegen seine Biegesteifigkeit beispielsweise Z-förmig und/oder V-förmig verbiegen kann. Den Abstandsänderungen der Wände widersetzt sich hingegen ein nicht verformter Maueranker im wesentlichen mit seiner Längssteifigkeit (Steifigkeit in Längsrichtung). Zwar ist der Widerstand eines bereits erheblich verbogenen Mauerankers gegen Abstandsänderungen der Wände mehr von seiner Biegesteifigkeit als von seiner Längssteifigkeit abhängig, das Auftreten dieser Situation ist jedoch nicht realistisch, denn Verbiegungen solchen Ausmasses sollten in einem Mauerwerk nicht auftreten.Wall anchors are well known per se, cf. for example GB-A-2052589 or CH-643024. In particular, they serve to connect these two walls to one another in the case of a double-layer masonry with an inner wall and an outer wall, the ends of the wall anchor being anchored in the walls. A wall anchor of the known type therefore consists of an elongated body made of steel, which is formed at least in its central length region essentially as a single or multiple winding strip of constant cross-sectional area and in its end areas has tools for anchoring the wall anchor in a wall. Apart from their role in collecting and draining condensation, the turns of the ledge of the wall anchor allow the walls to be displaced in parallel, but essentially prevent changes in the distance between the walls. With parallel displacements of the walls, the turns of the strip result in a plurality of possible bending points at which the wall anchor can, for example, bend in a Z-shaped and / or V-shaped manner against its bending rigidity. On the other hand, the changes in distance of the walls are opposed by a non-deformed wall anchor with its longitudinal stiffness (stiffness in the longitudinal direction). Although the resistance of an already significantly bent wall anchor to changes in the distance of the walls depends more on its bending stiffness than on its longitudinal stiffness, the occurrence of this situation is not realistic, since bending of this size should not occur in masonry.

Ein Maueranker der bekannten Art ist zumindest in seinem mittleren Längenbereich aus einer Leiste von konstanter Querschnittsfläche gefertigt. Die Wahl der Leiste (Werkstoff und geometrische Form des Querschnitts) bestimmt gleichzeitig die Biegesteifigkeit des Mauerankers, seine Längssteifigkeit und seine Längsfestigkeit (Festigkeit in Längsrichtung). Es besteht derzeit keine sinnvolle Möglichkeit, bei gegebenem Werkstoff des Mauerankers dessen Biegesteifigkeit und dessen Längssteifigkeit unabhängig voneinander festzulegen.A wall anchor of the known type is made at least in its middle length range from a strip of constant cross-sectional area. The choice of the strip (material and geometric shape of the cross section) also determines the bending stiffness of the wall anchor, its longitudinal stiffness and its longitudinal strength (strength in the longitudinal direction). There is currently no sensible way to independently determine the bending stiffness and longitudinal stiffness of a given wall anchor material.

Demnach ist es Aufgabe der Erfindung, einen Maueranker zur Verfügung zu stellen, bei welchem die Biegesteifigkeit und die Längssteifigkeit - zumindest im Bereich der zum Einsatz in einem Mauerwerk brauchbaren Werte - unabhängig voneinander einstellbar sind.It is therefore an object of the invention to provide a wall anchor in which the bending stiffness and the longitudinal stiffness can be set independently of one another, at least in the range of the values which can be used in masonry.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht ein Maueranker aus einem Verbundmaterial mit in einer Matrix eingebetteten, im wesentlichen parallel zu einer Längsrichtung des Mauerankers verlaufenden Fasern, deren aufsummierte Querschnittsfläche in Längsrichtung des Mauerankers im wesentlichen konstant verläuft, während die Querschnittsfläche des Mauerankers in Längsrichtung des Mauerankers zumindest stellenweise variiert.To achieve this object, a wall anchor consists of a composite material with fibers embedded in a matrix and running essentially parallel to a longitudinal direction of the wall anchor, the summed cross-sectional area of which is essentially constant in the longitudinal direction of the wall anchor, while the cross-sectional area of the wall anchor in the longitudinal direction of the wall anchor is at least in places varies.

Beim erfindungsgemässen Maueranker ergibt sich seine Querschnittsfläche an jeder Stelle seiner Längsrichtung (gegebenenfalls mit Ausnahme seiner Endbereiche) aus der Summe der Querschnittsflächen der Fasern und der Querschnittsfläche der Matrix, wobei die den Fasern zugeordnete Querschnittsfläche im wesentlichen konstant bleibt, während die der Matrix zugeordnete Querschnittsfläche stellenweise variiert werden kann. Die die kleinste erreichbare Querschnittsfläche des Mauerankers wird dabei von der höchsten praktisch realisierbaren Packungsdichte der Fasern bestimmt, was in der Praxis dazu führt, dass die aufsummierte Querschnittsfläche der Matrix zumindest 30% der aufsummierten Querschnittsfläche der Fasern beträgt.In the case of the wall anchor according to the invention, its cross-sectional area at every point in its longitudinal direction (possibly with the exception of its end regions) results from the sum of the cross-sectional areas of the fibers and the cross-sectional area of the matrix, the cross-sectional area assigned to the fibers remaining essentially constant, while the cross-sectional area assigned to the matrix remains in places can be varied. The smallest achievable cross-sectional area of the wall anchor is determined by the highest practically achievable packing density of the fibers, which in practice means that the total cross-sectional area of the matrix is at least 30% of the total cross-sectional area of the fibers.

Die Längssteifigkeit und die Längsfestigkeit des erfindungsgemässen Mauerankers wird im wesentlichen von der aufsummierten Querschnittsfläche der Fasern bestimmt, weil in einem faserverstärkten Verbundmaterial der Beitrag der Matrix zur Steifigkeit und zur Festigkeit viel geringer ist als der Beitrag der Fasern. Somit bleiben die Längssteifigkeit und die Längsfestigkeit des erfindungsgemässen Mauerankers (gegebenenfalls mit Ausnahme seiner Endbereiche) im wesentlichen konstant.The longitudinal stiffness and the longitudinal strength of the wall anchor according to the invention is essentially determined by the total cross-sectional area of the fibers, because in a fiber-reinforced composite material the contribution of the matrix to stiffness and strength is much less than the contribution of the fibers. Thus, the longitudinal stiffness and the longitudinal strength of the wall anchor according to the invention (possibly with the exception of its end regions) is essentially constant.

Stellenweise in Längsrichtung des erfindungsgemässen Mauerankers (gegebenenfalls mit Ausnahme seiner Endbereiche) bestimmt hingegen im wesentlichen die lokale Grösse und Form der Querschnittsfläche des erfindungsgemässen Mauerankers dessen lokale Biegesteifigkeit. Dabei gibt es zwei Variationsmöglichkeiten, die in bezug auf die Querschnittsfläche der Matrix verschieden sind.In places in the longitudinal direction of the wall anchor according to the invention (possibly with the exception of its end regions), however, essentially determines the local size and shape of the cross-sectional area of the wall anchor according to the invention, its local bending stiffness. There are two possible variations, which differ with regard to the cross-sectional area of the matrix.

Einerseits kann die Form der Querschnittsfläche des Mauerankers bei gleichbleibenden Flächenmass variieren, wobei die lokale Proportion von Matrix zu Faser konstant bleibt. Beispielsweise hat der Maueranker einen Querschnitt in Form eines Rechtecks stets gleicher Fläche aber mit Seitenlängen, deren Längenmass in Abhängigkeit ihrer Position in Längsrichtung des Mauerankers variiert.On the one hand, the shape of the cross-sectional area of the wall anchor can vary with a constant area dimension, the local proportion from matrix to fiber remaining constant. For example, the wall anchor has a cross-section in the form of a rectangle always the same area but with side lengths, the length of which varies depending on their position in the longitudinal direction of the wall anchor.

Andererseits können die Form der Querschnittsfläche des Mauerankers und die lokale Proportion von Matrix zu Faser beide gleichzeitig variieren. Beispielsweise hat der Maueranker einen Querschnitt in Form eines Rechtecks mit in Längsrichtung des Mauerankers variierenden Flächenmass und Seitenlängenmass, oder noch einen kreisförmigen oder gar regelmässig-polygonalen Querschnitt mit in Längsrichtung des Mauerankers variierendem Durchmesser bzw. Umkreisdurchmesser. Es versteht sich, dass dabei die Querschnittsfläche des Mauerankers nicht kleiner werden kann als die aufsummierte Querschnittsfläche der Fasern.On the other hand, the shape of the cross-sectional area of the wall anchor and the local proportion from matrix to fiber can both vary simultaneously. For example, the wall anchor has a cross-section in the form of a rectangle with area and side length dimensions that vary in the longitudinal direction of the wall anchor, or a circular or even regular polygonal cross-section with a diameter or circumferential diameter that varies in the longitudinal direction of the wall anchor. It goes without saying that the cross-sectional area of the wall anchor cannot become smaller than the total cross-sectional area of the fibers.

Diese oder noch andere Variationen der Grösse und Form der Querschnittsfläche des erfindungsgemässen Mauerankers über seine Längsrichtung erlauben (gegebenenfalls mit Ausnahme seiner Endbereiche), bei im wesentlichen konstant bleibenden Längssteifigkeit und Längsfestigkeit die örtliche Biegesteifigkeit des Mauerankers in gewünschte Richtungen rechtwinklig zur Längsrichtung und in gewünschtem Ausmass (mit der Biegesteifigkeit des matrixgebundenen Faserbündels als Minimum) zu variieren. Von besonderen Vorteil ist dabei, dass die Dimensionierung des Mauerankers erlaubt, in den vorgesehenen Biegebereichen die mit der Biegung entstehenden Randdehnungen kleiner zu halten als beispielsweise bei Mauerankern aus Stahl, und somit Risse zu vermeiden.These or other variations in the size and shape of the cross-sectional area of the wall anchor according to the invention over its longitudinal direction (possibly with the exception of its end regions) allow the local bending stiffness of the wall anchor in the desired directions perpendicular to the longitudinal direction and to the desired extent, with the longitudinal rigidity and longitudinal strength remaining essentially constant. with the bending stiffness of the matrix-bound fiber bundle as a minimum) to vary. It is of particular advantage that the dimensioning of the wall anchor allows the edge strains that arise with the bend to be kept smaller in the intended bending areas than, for example, steel wall anchors, and thus prevents cracks.

Von Vorteil ist auch, dass der erfindungsgemässe Maueranker aufgrund seiner Fertigung mit einer für derartige Anwendungen üblichen Matrix beispielsweise aus Kunststoff und für derartige Anwendungen üblichen Fasern beispielsweise aus Kohlenstoff, Glas oder Kunststoff (beispielsweise Aramid) weitgehend korrosionsfrei ist, keine nennenswerte Wärmeleitung hat und auch keine nennenswerte plastische Deformation zulässt. Für den Kunststoff der Matrix steht eine Vielfalt von an sich bekannten Thermoplasten und Duroplasten zur Wahl.It is also advantageous that the wall anchor according to the invention is largely corrosion-free due to its production with a matrix, which is customary for such applications, for example made of plastic and fibers which are common for such applications, for example made of carbon, glass or plastic (for example aramid), has no appreciable heat conduction and also none significant plastic deformation. A variety of known thermoplastics and thermosets are available for the plastic of the matrix.

Im übrigen ergibt beim erfindungsgemässen Maueranker die Einbettung der Fasern in eine Kunststoff-Matrix einen Schutz dieser Fasern gegen äussere Einflüsse, so dass als Fasern auch Metalldrähte, Metallfasern und Naturfasern verwendbar sind.Incidentally, in the wall anchor according to the invention, embedding the fibers in a plastic matrix provides protection of these fibers against external influences, so that metal wires, metal fibers and natural fibers can also be used as fibers.

Die Biegesteifigkeit des Mauerankers bestimmt dessen Knicksicherheit gegenüber einer Druckkraft in dessen Längsrichtung. Deshalb soll die Biegesteifigkeit des Mauerankers in Nähe seiner Mitte d.h. in seinem Mittelbereich grösser sein als in Biegebereichen des Mauerankers in Nähe der Wände, in denen die Enden des Mauerankers verankert sind. Vorzugsweise umfasst somit der erfindungsgemässe Maueranker in dessen Längsrichtung zwei Biegebereiche und einen dazwischenliegenden Mittelbereich, wobei der Mittelbereich eine höhere Biegesteifigkeit aufweist als jeder der Biegebereiche.The bending stiffness of the wall anchor determines its resistance to buckling against a compressive force in its longitudinal direction. Therefore, the bending stiffness of the wall anchor near its center should be larger in its central area than in the bending areas of the wall anchor near the walls in which the ends of the wall anchor are anchored. The wall anchor according to the invention thus preferably comprises two bending areas and an intermediate middle area in the longitudinal direction thereof, the middle area having a higher bending stiffness than each of the bending areas.

Zur Herstellung von erfindungsgemässen Mauerankern kann ein endloser Rohling aus Verbundmaterial laufend mit Stellen veränderten Querschnitts versehen und dann abschnittweise geschnitten werden. Im Verbundmaterial verlaufen dabei die in der Matrix eingebetteten Fasern im wesentlichen parallel zur Längsrichtung des herzustellenden Mauerankers. Gegebenenfalls werden die Endbereiche des Mauerankers mit Hilfsmitteln zur Verankerung des Mauerankers in einer Wand wie Gewinde, Spaltung, Krümmung und dergleichen versehen, beispielsweise noch bevor der Werkstoff der Matrix fertig abgekühlt oder ausgehärtet und damit vollständig erstarrt ist.To produce wall anchors according to the invention, an endless blank made of composite material can be continuously provided with points of changed cross-section and then cut in sections. In the composite material, the fibers embedded in the matrix run essentially parallel to the longitudinal direction of the wall anchor to be produced. If necessary, the end areas of the wall anchor with tools Provide anchoring of the wall anchor in a wall such as thread, splitting, curvature and the like, for example before the material of the matrix has cooled or hardened and is thus completely solidified.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand von schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1
eine erste Ausbildung eines erfindungsgemässen Mauerankers mit Formänderungen zur Schaffung eines Biegebereiches, in Draufsicht;
Fig. 2
die Ausbildung der Fig. 1 in Seitenansicht;
Fig. 3
die Ausbildung der Fig. 1 in perspektivischer Darstellung;
Fig. 4
eine zweite Ausbildung eines erfindungsgemässen Mauerankers mit Formänderungen zur Schaffung von zwei Biegebereichen, in Draufsicht;
Fig. 5
die Ausbildung der Fig. 4 in Seitenansicht;
Fig. 6
die Ausbildung der Fig. 4 in perspektivischer Darstellung;
Fig. 7
ein Beispiel der Ausbildung von Biegebereichen eines erfindungsgemässen Mauerankers mit einer Variation der Form der Querschnittsfläche des Mauerankers bei gleichbleibenden Flächenmass, in perspektivischer Darstellung an einem Abschnitt eines Mauerankers;
Fig. 8
ein Beispiel der Ausbildung von Biegebereichen eines erfindungsgemässen Mauerankers mit Variationen sowohl der Form als auch des Flächenmasses der Querschnittsfläche des Mauerankers, in perspektivischer Darstellung an einem Abschnitt eines Mauerankers;
Fig. 9
weitere Beispiele der Ausbildung von Variationen sowohl der Form als auch des Flächenmasses der Querschnittsfläche des erfindungsgemässen Mauerankers, in perspektivischer Darstellung an einen Abschnitt eines Mauerankers;
Fig. 10
ein erstes Beispiel einer Querschnittsfläche des Mauerankers in vergrössertem Massstab;
Fig. 11
ein zweites Beispiel einer Querschnittsfläche des Mauerankers in vergrössertem Massstab; und
Fig. 12
ein drittes Beispiel einer Querschnittsfläche des Mauerankers in vergrössertem Massstab.
Embodiments of the invention are described below with reference to schematic drawings. Show:
Fig. 1
a first embodiment of a wall anchor according to the invention with changes in shape to create a bending area, in plan view;
Fig. 2
the formation of Figure 1 in side view.
Fig. 3
the formation of Figure 1 in perspective.
Fig. 4
a second embodiment of an inventive wall anchor with changes in shape to create two bending areas, in plan view;
Fig. 5
the formation of Figure 4 in side view.
Fig. 6
the formation of Figure 4 in perspective.
Fig. 7
an example of the formation of bending areas of a wall anchor according to the invention with a variation in the shape of the cross-sectional area of the wall anchor with a constant area dimension, in a perspective view on a portion of a wall anchor;
Fig. 8
an example of the formation of bending areas of a wall anchor according to the invention with variations in both the shape and the area of the cross-sectional area of the wall anchor, in perspective view on a portion of a wall anchor;
Fig. 9
further examples of the formation of variations in both the shape and the area of the cross-sectional area of the wall anchor according to the invention, in perspective view of a section of a wall anchor;
Fig. 10
a first example of a cross-sectional area of the wall anchor on an enlarged scale;
Fig. 11
a second example of a cross-sectional area of the wall anchor on an enlarged scale; and
Fig. 12
a third example of a cross-sectional area of the wall anchor on an enlarged scale.

Ein erfindungsgemässer Maueranker ist in Fig. 1 in Draufsicht, in Fig. 2 in Seitenansicht und in Fig. 3 perspektivisch dargestellt und in diesen Figuren allgemein mit 1 bezeichnet. Er weist zwei Endteile 2 und 3 auf, die in bekannter Weise zur Verankerung des Mauerankers in den zu verbindenden Wänden dienen und entsprechend geformt sind. Zwischen diesen Endteilen 2 und 3 liegt ein Mittelteil 4, der in nachstehenden näher beschrieben wird.A wall anchor according to the invention is shown in plan view in FIG. 1, in side view in FIG. 2 and in perspective in FIG. 3 and generally designated 1 in these figures. It has two end parts 2 and 3, which are used in a known manner to anchor the wall anchor in the walls to be connected and are shaped accordingly. Between these end parts 2 and 3 is a central part 4, which is described in more detail below.

Der Maueranker 1 ist aus einem faserverstärkten Verbundmaterial gefertigt. Dieses Verbundmaterial umfasst Fasern, die zumindest im Bereich des Mittelteils 4 und beispielsweise auch im Bereich des Endteils 2 im wesentlichen parallel zu einer Längsrichtung L des Mauerankers 1 verlaufen und in einer Matrix eingebettet sind. Beispiele dieses faserverstärkten Verbundmaterials werden im nachstehenden präzisiert.The wall anchor 1 is made of a fiber-reinforced composite material. This composite material comprises fibers which run at least in the area of the middle part 4 and, for example, also in the area of the end part 2, essentially parallel to a longitudinal direction L of the wall anchor 1 and are embedded in a matrix. Examples of this fiber reinforced composite material are specified below.

Zur Veranschaulichung des Verbundmaterials des Mauerankers in einem gegenüber den Figuren 1, 2 und 3 stark vergrössertem Massstab ist in Fig. 10 eine in wesentlichen quadratische Querschnittsfläche 5 des Mauerankers 1 dargestellt, die dem Bereich des Endteils 2 des Mauerankers 1 in Fig. 1, 2 und 3 entspricht. Die Fasern 6 sind in der Matrix 7 eingebettet und bilden zusammen damit das Verbundmaterial 8. Dabei ist als Beispiel und zur besseren Veranschaulichung der Fall dargestellt, bei dem die Fasern 6 innerhalb der in wesentlichen quadratischen Form der Querschnittsfläche 5 eine quadratischkompakte Packungsanordnung aufweisen, deren Zwischenräume 10 mit der Matrix 7 gefüllt sind - die höchste Packungsdichte wäre bekanntlich mit einer hexagonal-kompakten Packungsanordnung erreicht, deren Zeichnung zur Veranschaulichung nicht günstig wäre.To illustrate the composite material of the wall anchor on a scale that is greatly enlarged compared to FIGS. 1, 2 and 3, an essentially square cross-sectional area 5 of the wall anchor 1 is shown in FIG. 10, which corresponds to the area of the end part 2 of the wall anchor 1 in FIGS. 1, 2 and 3 corresponds. The fibers 6 are embedded in the matrix 7 and together therewith form the composite material 8. Here, as an example and for better illustration, the case is shown in which the fibers 6 have a square-compact packing arrangement, the spaces between them, within the essentially square shape of the cross-sectional area 5 10 are filled with the matrix 7 - the highest packing density would be known to be achieved with a hexagonal compact packing arrangement, the drawing of which would not be favorable for illustration.

Theoretisch betragen die mit der Matrix gefüllten Zwischenräume bei einer quadratisch-kompakten Packungsanordnung der Fasern etwa 20%, bei einer hexagonal-kompakten Packungsanordnung etwa 10% des vom Verbundmaterial belegten Raumes. Allerdings weist die dichteste Packungsanordnung der Fasern, welche praktisch realisierbar ist, viel grössere Zwischenräume zwischen den Fasern auf, so dass im Verbundmaterial das Mindestvolumen der Matrix in der Praxis etwa 30% des Faservolumens ausmacht. Die weiter unten beschriebene Zeichnung der Fig. 12 veranschaulicht beispielsweise einen Fall mit einander etwa gleichen Matrixvolumen und Faservolumen.Theoretically, the spaces filled with the matrix are about 20% in a square-compact packing arrangement of the fibers, in a hexagonal-compact packing arrangement about 10% of the space occupied by the composite material. However, the densest packing arrangement of the fibers, which is practically feasible, has much larger spaces between the fibers, so that in practice the minimum volume of the matrix in the composite material is about 30% of the fiber volume. The drawing of FIG. 12 described further below, for example, illustrates a case with approximately equal matrix volumes and fiber volumes.

Jede Faser 6 hat eine Querschnittsfläche 9, die in Längsrichtung L des Mauerankers 1 in wesentlichen konstant verläuft, so dass alle Fasern 6 zusammen eine aufsummierte Querschnittsfläche (Summe aller Querschnittsflächen 9) aufweisen, die ebenfalls in Längsrichtung L des Mauerankers 1 im wesentlichen konstant verläuft.Each fiber 6 has a cross-sectional area 9 which runs essentially constant in the longitudinal direction L of the wall anchor 1, so that all fibers 6 together have a summed up cross-sectional area (sum of all cross-sectional areas 9) which also runs essentially constant in the longitudinal direction L of the wall anchor 1.

In Fig. 11 ist, wiederum im Sinne eines Beispiels und in einem gegenüber den Figuren 1, 2 und 3 stark vergrössertem Massstab, eine im wesentlichen rechteckige Querschnittsfläche 11 des Mauerankers 1 im Bereich seines Mittelteils 4 dargestellt. Die gleichen Fasern 6 wie in Fig. 10 sind in der gleichen Matrix 7 wie in Fig. 10 wiederum in quadratisch-kompakter Packungsanordnung eingebettet, womit das gleiche Verbundmaterial 8 wie in Fig. 10 gebildet wird.FIG. 11 shows, again in the sense of an example and on a scale that is greatly enlarged compared to FIGS. 1, 2 and 3, an essentially rectangular cross-sectional area 11 of the wall anchor 1 in the region of its central part 4. The same fibers 6 as in FIG. 10 are in turn embedded in the same matrix 7 as in FIG. 10 in a square-compact packing arrangement, whereby the same composite material 8 as in FIG. 10 is formed.

Die Formen der Querschnittsflächen 5 (Fig. 10) und 11 (Fig. 11) variieren an Übergangsstellen 12 und 13 (Fig. 1, 2 und 3) zwischen quadratisch und rechteckig bei gleichzeitig variierenden Verhältnis der Seitenlängen, während die Querschnittsflächen 5 und 11 und die dazwischenliegenden Übergangs-Querschnittsflächen stets das gleiche Flächenmass behalten, so dass auch die lokale Proportion von Matrix zu Faser (d.h. das Verhältnis des Volumens der Fasern 6 und der Zwischenräume 10) in Längsrichtung L des Mauerankers 1 konstant bleibt.The shapes of the cross-sectional areas 5 (FIG. 10) and 11 (FIG. 11) vary at transition points 12 and 13 (FIGS. 1, 2 and 3) between square and rectangular with a simultaneously varying ratio of the side lengths, while the cross-sectional areas 5 and 11 and the intermediate cross-sectional areas always keep the same area, so that the local proportion of matrix to fiber (ie the ratio of the volume of the fibers 6 and the spaces 10) in the longitudinal direction L of the wall anchor 1 remains constant.

Aus dieser Variation der Form der Querschnittsflächen 5 und 11 des Mauerankers 1 ergibt sich eine Variation seiner Biegesteifigkeit, die im Bereich des Mittelteils 4 in je einer von zwei rechtwinklig zur Längsrichtung L liegenden Richtungen geringer bzw. grösser ist als an den Endteilen 2 und 3. Der Mittelteil 4 des Mauerankers 1 bildet somit einen Biegebereich des Mauerankers 1 für dessen Biegung in einer Ebene senkrecht zu den breiteren Seiten der rechteckigen Querschnittsfläche 11.From this variation in the shape of the cross-sectional areas 5 and 11 of the wall anchor 1 results in a variation of its bending stiffness, which in the area of the middle part 4 in each of two directions perpendicular to the longitudinal direction L is smaller or larger than at the end parts 2 and 3. The middle part 4 of the wall anchor 1 thus forms a bending area of the wall anchor 1 for its bending in a plane perpendicular to the wider sides of the rectangular cross-sectional area 11.

In den Fig. 4, 5 und 6 ist jeweils in Draufsicht, in Seitenansicht und in perspektivischer Darstellung eine zweite Ausbildung eines erfindungsgemässen Mauerankers 14 dargestellt, bei der die Formänderungen der Querschnittsflächen des Mauerankers 14 an Übergangsstellen 15, 16, 17 und 18 zur Schaffung von zwei Biegebereichen 19 und 20 führen. Zwischen den beiden Biegebereichen 19 und 20 umfasst der Maueranker 14 in seiner Längsrichtung L einen Mitteilteil oder Mittelbereich 21, der eine höhere Biegesteifigkeit aufweist als jeder der beiden Biegebereiche 19 und 20.4, 5 and 6 each show a top view, a side view and a perspective view of a second embodiment of a wall anchor 14 according to the invention, in which the shape changes in the cross-sectional areas of the wall anchor 14 at transition points 15, 16, 17 and 18 to create lead two bending areas 19 and 20. Between the two bending areas 19 and 20, the wall anchor 14 comprises in its longitudinal direction L a middle part 21 which has a higher bending stiffness than each of the two bending areas 19 and 20.

Zur besseren Veranschaulichung wird noch in Fig. 7 an einem Abschnitt eines Mauerankers 14 ein Beispiel der Ausbildung von zwei Übergangsstellen 22 und 23 mit einem dazwischenliegenden Biegebereich 24 in vergrössertem Massstab mit gegenüber Fig. 4, 5 und 6 veränderten Längenproportionen dargestellt. Bei dieser Ausbildung hat der Maueranker 14 im dargestellten Bereich einen Querschnitt in Form eines Rechtecks 25 mit Seitenlängen 26 und 27, deren Längenmass stellenweise in Abhängigkeit ihrer Position in Längsrichtung L des Mauerankers 14 variiert, während die Querschnittsfläche des Mauerankers 14 im wesentlichen konstant bleibt.For better illustration, an example of the formation of two transition points 22 and 23 with an intermediate bending area 24 is shown on an enlarged scale in FIG. 7 with a change in length proportions compared to FIGS. 4, 5 and 6. In this embodiment, the wall anchor 14 in the area shown has a cross section in the form of a rectangle 25 with side lengths 26 and 27, the length of which varies in places depending on its position in the longitudinal direction L of the wall anchor 14, while the cross-sectional area of the wall anchor 14 remains essentially constant.

Im Gegensatz zu Fig. 7 veranschaulicht Fig. 8 in perspektivischer Darstellung an einem Abschnitt 28 eines Mauerankers ein Beispiel der Ausbildung von Übergangsstellen 29 und 30 mit Variationen sowohl der Form als auch des Flächenmasses der Querschnittsfläche 31 bzw. 32. Bei dieser Ausbildung entsprechen die beiden Übergangsstellen 29 und 30 je einem Übergang zwischen einer länglich-flachen Querschnittsfläche 31 und einer fast quadratischen Querschnittsfläche 32. Aus der Form der Querschnittsflächen 31 und 32 ergibt sich, dass der dargestellte Abschnitt 28 des Mauerankers in seiner Längsrichtung L zwei Biegebereiche 40 und 41 und dazwischen einen Mittelbereich 42 umfasst, wobei der Mittelbereich 42 eine höhere Biegesteifigkeit aufweist als jeder der Biegebereiche 40 und 41.In contrast to FIG. 7, FIG. 8 illustrates, in perspective representation on a section 28 of a wall anchor, an example of the formation of transition points 29 and 30 with variations in both the shape and the area dimension of the cross-sectional area 31 and 32. In this embodiment, the two correspond Transition points 29 and 30 each a transition between an elongated-flat cross-sectional area 31 and an almost square cross-sectional area 32. The shape of the cross-sectional areas 31 and 32 shows that the section 28 of the wall anchor shown in the longitudinal direction L comprises two bending areas 40 and 41 and between them a central area 42, the central area 42 having a higher bending stiffness than each of the bending areas 40 and 41.

Fig. 9 veranschaulicht in perspektivischer Darstellung an einem Abschnitt 33 eines Mauerankers weitere Beispiele der Ausbildung von Variationen sowohl der Form als auch des Flächenmasses der Querschnittsfläche des Mauerankers in Abhängigkeit der Position in der Längsrichtung L. Bei Übergangsstellen wie 34 hat der Maueranker einen Querschnitt in Form eines Rechtecks mit Seitenlängen, deren Längenmass und Querschnittsfläche beide variieren. Bei Übergangsstellen wie 35 hat der Maueranker eine variable Querschnittsfläche zum Übergang zwischen einem Abschnitt 36 von kreisförmigem Querschnitt und einem Abschnitt 37 von etwa kreuzförmigem Querschnitt.Fig. 9 illustrates in perspective on a section 33 of a wall anchor further examples of the formation of variations in both the shape and the area of the cross-sectional area of the wall anchor depending on the position in the longitudinal direction L. At transition points such as 34, the wall anchor has a cross-section in shape a rectangle with side lengths whose length and cross-sectional area both vary. At transition points such as 35, the wall anchor has a variable cross-sectional area for the transition between a section 36 of circular cross section and a section 37 of approximately cross-shaped cross section.

Analog zum vorstehenden kann der kreisförmige Querschnitt des Mauerankers an einer Übergangsstelle einen Durchmesser aufweisen, der stellenweise in Abhängigkeit der Position in Längsrichtung des Mauerankers variiert, so dass der Maueranker einen etwa konisch ausgebildeten Übergang aufweist.Analogous to the above, the circular cross section of the wall anchor at a transition point can have a diameter that varies in places depending on the position in the longitudinal direction of the wall anchor, so that the wall anchor has an approximately conical transition.

In weiterer Analogie kann der Maueranker an einer Übergangsstelle einen Querschnitt beispielsweise in Form eines regelmässigen Polygons aufweisen, dessen Umkreisdurchmesser und entsprechende Querschnittsfläche stellenweise in Abhängigkeit der Position in Längsrichtung des Mauerankers variieren, so dass der Maueranker einen etwa pyramidenförmig ausgebildeten Übergang aufweist.In a further analogy, the wall anchor can have a cross-section at a transition point, for example in the form of a regular polygon, the circumferential diameter and corresponding cross-sectional area of which vary in places depending on the position in the longitudinal direction of the wall anchor, so that the wall anchor has an approximately pyramid-shaped transition.

In Fig. 12 ist, wiederum im Sinne eines Beispiels und in einem gegenüber den Figuren 1 bis 9 stark vergrössertem Massstab, eine im wesentlichen rechteckige Querschnittsfläche 38 eines Mauerankers dargestellt. Die gleichen Fasern 6 wie in Fig. 11 sind in der gleichen Matrix 7 wie in Fig. 11 eingebettet (eine der 144 Fasern wurde aus zeichnerischen Gründen ausgelassen). Die Packungsanordnung ist jedoch hier nicht kompakt, so dass der Matrix 7 hier (im Verbundmaterial 39) im Vergleich zu Fig. 11 (im Verbundmaterial 8) viel grössere Zwischenräume zwischen den Fasern 6 zur Verfügung stehen, derart, dass das Matrixvolumen hier etwa gleich gross ist wie das Faservolumen. Folglich bleibt die Längssteifigkeit hier etwa gleich wie im Falle der Fig. 11, während die Biegesteifigkeit unter anderem mit der Packungsdichte und der Wahl der Materialien modulierbar ist.FIG. 12 shows, again in the sense of an example and on a scale that is greatly enlarged compared to FIGS. 1 to 9, an essentially rectangular cross-sectional area 38 of a wall anchor. The same fibers 6 as in FIG. 11 are embedded in the same matrix 7 as in FIG. 11 (one of the 144 fibers has been left out for drawing reasons). However, the packing arrangement is not compact here, so that the matrix 7 here (in the composite material 39) compared to FIG. 11 (in the composite material 8) has much larger gaps between the fibers 6, such that the matrix volume here is approximately the same size is like the fiber volume. Consequently, the longitudinal stiffness here remains approximately the same as in the case of FIG. 11, while the bending stiffness can be modulated, inter alia, with the packing density and the choice of materials.

Generell kann in einem Bereich eines Mauerankers ein Übergang in Langsrichtung zwischen Strukturen stattfinden, von denen je eine einer der Fig. 11 bzw. 12 entspricht. An einem solchen Übergang variiert dann die lokale Proportion von Matrix zu Faser in Längsrichtung des Mauerankers und dementsprechend auch dessen Biegesteifigkeit.In general, a transition in the longitudinal direction between structures can take place in a region of a wall anchor, one of which corresponds to one of FIGS. 11 and 12, respectively. At such a transition, the local proportion of matrix to fiber then varies in the longitudinal direction of the wall anchor and, accordingly, its bending stiffness.

Ein typischer erfindungsgemässer Maueranker besteht beispielsweise aus einem Verbundmaterial mit einer kohlefaserverstärkten Matrix aus thermoplastischen Kunststoff wie Polypropylen oder Polyamid 12. Die aufsummierte Querschnittsfläche der Kohlefasern beträgt beispielsweise etwa 10 mm2 und die gesamte Querschnittsfläche des Mauerankers beispielsweise etwa 26 mm2. Ein derartiger Maueranker ist chemisch stabil und korrosionsfrei, er hat im Vergleich zu den Baumaterialien der verankerten Wände keine nennenswerte Wärmeleitung, und er ist schlagzäh. Zudem ist er beinahe ideal elastisch d.h. unter Belastung nicht plastisch deformierbar.A typical wall anchor according to the invention consists, for example, of a composite material with a carbon fiber-reinforced matrix made of thermoplastic material such as polypropylene or polyamide 12. The total cross-sectional area of the carbon fibers is, for example, approximately 10 mm 2 and the total cross-sectional area of the wall anchor is, for example, approximately 26 mm 2 . Such a wall anchor is chemically stable and corrosion-free, it has no appreciable heat conduction in comparison to the building materials of the anchored walls, and it is impact-resistant. In addition, it is almost ideally elastic, ie not plastically deformable under load.

Zur Herstellung eines Mauerankers der beschriebenen Art kann ein endloser Rohling von konstantem Querschnitt aus einem Verbundmaterial mit in einer Matrix eingebetteten Endlosfasern ab einer Rolle abgezogen und bearbeitet werden. Dieses Ausgangsmaterial wird beispielsweise durch eine Form gezogen und gepresst, um laufend mit Stellen veränderten Querschnitts versehen zu werden. Anschliessend werden fertige Maueranker-Elemente abschnittsweise geschnitten und danach gegebenenfalls an den Enden gebogen, mit einem Gewinde versehen oder sonstwie bearbeitet. Somit verlaufen die Fasern im wesentlichen parallel zur Längsrichtung des herzustellenden Mauerankers. Im Laufe dieses Herstellungsverfahrens kann der Rohling mehr oder weniger gequetscht und dadurch Material der Matrix aus dem Element ausgequetscht werden, um das Verhältnis der Querschnittsflächen der Fasern und der Matrix (beispielsweise das Verhältnis Kohlefaser/Kunststoff) stellenweise wie gewünscht zu modulieren.To produce a wall anchor of the type described, an endless blank of constant cross-section can be drawn off from a roll and processed from a composite material with continuous fibers embedded in a matrix. This starting material is drawn and pressed, for example, through a mold in order to be continuously provided with points of changed cross-section. Finished wall anchor elements are then cut in sections and then if necessary bent at the ends, threaded or otherwise machined. The fibers thus run essentially parallel to the longitudinal direction of the wall anchor to be produced. In the course of this manufacturing process, the blank can be squeezed to a greater or lesser extent and thereby material of the matrix can be squeezed out of the element in order to partially modulate the ratio of the cross-sectional areas of the fibers and the matrix (for example the ratio of carbon fiber / plastic) as desired.

Beim Vergleich zwischen einem erfindungsgemässen Maueranker aus kohlefaserverstärktem Polyamid 12 und einem äquivalenten Maueranker von gleicher Längsfestigkeit aus Stahl ist feststellbar, dass der erfindungsgemässe Maueranker bei einer Biegebeanspruchung viel geringere Randdehnungen erleidet als der Maueranker aus Stahl, woraus sich Vorteile und Freiheitsgrade unter anderem in Form, Bemessung und thermischen Eigenschaften wie Dilatation und Leitfähigkeit ergeben, wie es im vorstehenden dargelegt wurde oder sich daraus ergibt.When comparing a wall anchor according to the invention made of carbon fiber reinforced polyamide 12 and an equivalent wall anchor with the same longitudinal strength made of steel, it can be seen that the wall anchor according to the invention suffers much less edge strains than the wall anchor made of steel when subjected to bending stress, which results in advantages and degrees of freedom, among other things in terms of shape and dimensioning and thermal properties such as dilatation and conductivity, as set forth in, or resulting from, the foregoing.

Während verschiedene Ausbildungen des erfindungsgemässen Mauerankers im vorstehenden beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt wurden, ist es offensichtlich, dass sich eine Fachperson verschiedene Änderungen und Abwandlungen wird ausdenken können. Dementsprechend sollen kleinere Veränderungen beispielsweise in der Konstruktion und der Anordnung der Teile des Mauerankers den beanspruchten Schutzbereich nicht verlassen, und die beigefügten Ansprüche umfassen alle solchen Änderungen und Abwandlungen. Auch wird es einer Fachperson offensichtlich sein, dass mit dem erfindungsgemässen Maueranker auch andere Elemente eines Bauwerkes verbunden werden können als die Innenwand und die Aussenwand eines zweischaligen Mauerwerkes, wie es im vorstehenden als Beispiel angegeben wurde, und dass auch mit solchen anderen Anwendungen der für den erfindungsgemässen Maueranker beanspruchte Schutzbereich nicht verlassen wird.While various designs of the wall anchor according to the invention have been described above and shown in the drawings, it is obvious that a person skilled in the art will be able to devise various changes and modifications. Accordingly, minor changes, for example in the construction and arrangement of the parts of the wall anchor, are not intended to depart from the scope of protection claimed, and the appended claims encompass all such changes and modifications. It will also be obvious to a person skilled in the art that other elements of a building can be connected to the wall anchor according to the invention than the inner wall and the outer wall of a double-walled masonry, as was given in the above as an example, and also with such other applications that for the The wall area claimed by the wall anchor according to the invention is not left.

Liste der BezugszeichenList of reference numbers

  • Längsrichtung LLongitudinal direction L
  • Maueranker 1Wall anchor 1
  • Endteil 2End part 2
  • Endteil 3End part 3
  • Mittelteil 4Middle part 4
  • Querschnittsfläche 5Cross-sectional area 5
  • Fasern 6Fibers 6
  • Matrix 7Matrix 7
  • Verbundmaterial 8Composite material 8
  • Querschnittsfläche 9Cross-sectional area 9
  • Zwischenräume 10Spaces 10
  • Querschnittsfläche 11Cross-sectional area 11
  • Übergangsstelle 12Transition point 12
  • Übergangsstelle 13Transition point 13
  • Maueranker 14Wall anchor 14
  • Übergangsstelle 15Transition point 15
  • Übergangsstelle 16Junction 16
  • Übergangsstelle 17Junction 17
  • Übergangsstelle 18Transition point 18
  • Biegebereich 19Bending area 19
  • Biegebereich 20Bending area 20
  • Mittelteil 21Middle part 21
  • Übergangsstelle 22Transition point 22
  • Übergangsstelle 23Transition point 23
  • Biegebereich 24Bending area 24
  • Rechteck 25Rectangle 25
  • Seitenlänge 26Side length 26
  • Seitenlänge 27Side length 27
  • Abschnitt 28Section 28
  • Übergangsstelle 29Transition point 29
  • Übergangsstelle 30Transition point 30
  • Querschnittsfläche 31Cross-sectional area 31
  • Querschnittsfläche 32Cross-sectional area 32
  • Abschnitt 33Section 33
  • Übergangsstelle 34Transition point 34
  • Übergangsstelle 35Transition point 35
  • Abschnitt 36Section 36
  • Abschnitt 37Section 37
  • Querschnittsfläche 38Cross-sectional area 38
  • Verbundmaterial 39Composite material 39
  • Biegebereich 40Bending area 40
  • Biegebereich 41Bending area 41
  • Mittelbereich 42Middle 42

Claims (11)

Maueranker aus einem Verbundmaterial (8, 39) mit in einer Matrix (7) eingebetteten, im wesentlichen parallel zu einer Langsrichtung (L) des Mauerankers (1, 14, 28, 33) verlaufenden Fasern (6), deren aufsummierte Querschnittsfläche (9) in Längsrichtung des Mauerankers im wesentlichen konstant verläuft, während die Querschnittsfläche (5, 11, 31, 32, 38) des Mauerankers in Längsrichtung des Mauerankers zumindest stellenweise (12, 13, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 29, 30, 34, 35) variiert.Wall anchors made of a composite material (8, 39) with fibers (6) embedded in a matrix (7) and running essentially parallel to a longitudinal direction (L) of the wall anchor (1, 14, 28, 33), the summed cross-sectional area (9) runs essentially constant in the longitudinal direction of the wall anchor, while the cross-sectional area (5, 11, 31, 32, 38) of the wall anchor in the longitudinal direction of the wall anchor at least in places (12, 13, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 29, 30, 34, 35) varies. Maueranker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Querschnittsfläche des Mauerankers stellenweise in Längsrichtung des Mauerankers bei gleichbleibendem Flächenmass variiert.Wall anchor according to claim 1, characterized in that the shape of the cross-sectional area of the wall anchor varies in places in the longitudinal direction of the wall anchor with a constant area dimension. Maueranker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Maueranker (1) einen Querschnitt in Form eines Rechtecks (25) hat, das Seitenlängen (26, 27) aufweist, deren Längenmass stellenweise in Abhängigkeit ihrer Position in Längsrichtung des Mauerankers variiert, während die Querschnittsfläche des Mauerankers im wesentlichen konstant bleibt.Wall anchor according to claim 2, characterized in that the wall anchor (1) has a cross section in the form of a rectangle (25) which has side lengths (26, 27), the length of which varies in places depending on their position in the longitudinal direction of the wall anchor, while the cross-sectional area of the wall anchor remains essentially constant. Maueranker nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Proportion von Matrix (7) zu Faser (6) in Längsrichtung (L) des Mauerankers (1, 14) konstant bleibt.Wall anchor according to claim 2 or 3, characterized in that the local proportion of matrix (7) to fiber (6) in the longitudinal direction (L) of the wall anchor (1, 14) remains constant. Maueranker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Form als auch das Flächenmass der Querschnittsfläche (31, 32) des Mauerankers (28) stellenweise in Langsrichtung (L) des Mauerankers variieren.Wall anchor according to claim 1, characterized in that both the shape and the area of the cross-sectional area (31, 32) of the wall anchor (28) vary in places in the longitudinal direction (L) of the wall anchor. Maueranker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Maueranker (33) einen Querschnitt in Form eines Rechtecks hat, das Seitenlängen aufweist, deren Längenmass stellenweise in Abhängigkeit ihrer Position (34) in Längsrichtung (L) des Mauerankers variiert, wobei auch die Querschnittsfläche des Mauerankers stellenweise in Abhängigkeit ihrer Position in Längsrichtung des Mauerankers variiert.Wall anchor according to claim 5, characterized in that the wall anchor (33) has a cross section in the form of a rectangle which has side lengths whose length varies in places depending on their position (34) in the longitudinal direction (L) of the wall anchor, the cross-sectional area of the Wall anchor varies in places depending on their position in the longitudinal direction of the wall anchor. Maueranker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Maueranker einen Querschnitt in Form eines regelmässigen Polygons hat, dessen Umkreisdurchmesser stellenweise in Abhängigkeit seiner Position in Längsrichtung des Mauerankers variiert, wobei auch die Querschnittsfläche des Mauerankers stellenweise in Abhängigkeit ihrer Position in Längsrichtung des Mauerankers variiert.Wall anchor according to claim 5, characterized in that the wall anchor has a cross section in the form of a regular polygon, the circumferential diameter of which varies in places depending on its position in the longitudinal direction of the wall anchor, the cross-sectional area of the wall anchor also varying in places depending on its position in the longitudinal direction of the wall anchor. Maueranker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Maueranker (33) einen Querschnitt in Form eines Kreises hat, dessen Durchmesser stellenweise in Abhängigkeit seiner Position (36) in Längsrichtung (L) des Mauerankers variiert, wobei auch die Querschnittsfläche des Mauerankers stellenweise in Abhängigkeit ihrer Position in Längsrichtung des Mauerankers variiert.Wall anchor according to claim 5, characterized in that the wall anchor (33) has a cross-section in the form of a circle, the diameter of which varies in places depending on its position (36) in the longitudinal direction (L) of the wall anchor, the cross-sectional area of the wall anchor also depending on places their position in the longitudinal direction of the wall anchor varies. Maueranker nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Proportion von Matrix (7) zu Faser (6) in Längsrichtung (L) des Mauerankers (1, 14) variiert.Wall anchor according to one of claims 5 to 8, characterized in that the local proportion of matrix (7) to fiber (6) varies in the longitudinal direction (L) of the wall anchor (1, 14). Maueranker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Maueranker (28) in dessen Längsrichtung (L) zwei Biegebereiche (40, 41) und einen dazwischenliegenden Mittelbereich (42) umfasst, wobei der Mittelbereich eine höhere Biegesteifigkeit aufweist als jeder der Biegebereiche.Wall anchor according to claim 1, characterized in that the wall anchor (28) in its longitudinal direction (L) comprises two bending areas (40, 41) and an intermediate central area (42), the central area having a higher bending stiffness than each of the bending areas. Verfahren zur Herstellung eines Mauerankers nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein endloser Rohling aus einem Verbundmaterial mit in einer Matrix eingebetteten, im wesentlichen parallel zu einer Längsrichtung des herzustellenden Mauerankers verlaufenden Fasern laufend mit Stellen veränderten Querschnitts versehen und abschnittweise geschnitten wird.Method for producing a wall anchor according to one of claims 1 to 10, characterized in that an endless blank made of a composite material with fibers embedded in a matrix and running essentially parallel to a longitudinal direction of the wall anchor to be produced is continuously provided with points of changed cross-section and cut in sections .
EP97118408A 1996-11-01 1997-10-23 Wall tie made from composite material Expired - Lifetime EP0839966B1 (en)

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CH269996 1996-11-01
CH269996 1996-11-01
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