EP1259679B1

EP1259679B1 - Verankerung für ein vorgespanntes und/oder belastetes zugelement und ankerbüchse

Info

Publication number: EP1259679B1
Application number: EP01907227A
Authority: EP
Inventors: Johann Kollegger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2021-02-21
Also published as: WO2001065023A1; ATE331857T1; AU2001235228A1; DE10010564C1; EP1259679A1; DE50110337D1

Description

Die Erfindung hat eine Verankerungsanordnung für ein vorgespanntes oder belastetes Zugelement aus Faserverbundwerkstoff sowie Ankerbüchsen zum Gegenstand.
Die weltweite Entwicklung zeigt die zunehmende Bedeutung von hochfesten, unidirektionalen Faserverbundwerkstoffen für nichtmetallische, vorgespannte Zugelemente (z. B. Schrägseile, Spannglieder, Verpreßanker) und belastete Zugelemente (z. B. Abhängungen, Zugstützen) im Bauwesen an.
Im Vergleich zu metallischen Zugelementen weisen Zugelemente aus Faserverbundwerkstoffen einen überlegenen Korrosionswiderstand gegenüber witterungsmäßigen Beanspruchungen und ein geringeres Gewicht auf.
Zugelemente aus Faserverbundwerkstoff bestehen in der Regel aus in der Länge der Zugelemente entsprechenden parallel zueinander angeordneten Fasern, die z. B. in eine Reaktionsharzmatrix eingebettet sind. Übliche Fasern sind mit Kohlenstoff, anorganischem Glas oder Aramid aufgebaut. Für die Matrix werden Epoxidharze, ungesättigte Polyesterharze, Vinylesterharze, aber auch Polymere mit oder ohne Füllstoffe verwendet.
Die Fasern weisen sowohl ein elastisches als auch sprödes Werkstoffverhalten auf. Die Matrix des Faserverbundes bewirkt die Vergleichmäßigung der Kräfte und die Kraftüberleitung von gebrochenen zu intakten Fasern. Darüber hinaus reduziert die Matrix die Querdruckempfindlichkeit der Fasern.
Es folgen die ursprünglichen Beschreibungsseiten 2 und 3.
Die Herstellung von Zugelementen aus Faserverbundwerkstoff erfolgt durch Pultrusion. Hauptsächlich werden im Querschnitt kreisrunde Drähte und Stäbe sowie Litzen aus Einzelfasern erzeugt. Ein Zugglied kann aus mehreren Zugelementen und einem Hüllrohr zum Schutz vor Wasserzutritt und UV-Strahlung bestehen.
Zugelemente aus nichtmetallischem Faserverbundwerkstoff sind mechanisch anisotrop. Hervorragenden Materialeigenschaften, wie hoher Zugfestigkeit und Steifigkeit in Längsrichtung, stehen um ein Vielfaches geringere Festigkeiten in Querrichtung gegenüber.
In der Verankerung für ein Zugelement aus Faserverbundwerkstoff tritt im Zugelement eine mehrfache Beanspruchung auf. Die Kraftüberleitung vom Zugelement über den Ankerkörper zur Ankerbüchse erfolgt über Schub- und Querdruckspannungen. Wegen der Querdruckempfindlichkeit des Zugelements tritt in der Verankerung eine Reduktion der Tragfähigkeit im Vergleich zur freien Strecke außerhalb der Verankerung auf. Das Verhältnis von Tragfähigkeit des Zugelements in der Verankerung zur Tragfähigkeit des Zugelements auf der freien Strecke wird als Wirkungsgrad der Verankerung bezeichnet.
Unterschiedliche Verankerungen für Zugelemente aus nichtmetallischem Faserverbundwerkstoff wurden in der Vergangenheit entwickelt. Es kann zwischen Klemmplattenverankerungen, zylindrischen und konischen Vergußverankerungen unterschieden werden.
In Klemmplattenverankerungen wird die Zugkraft über Reibungsverbundspannungen vom Zugelement auf die Klemmplatten übertragen. Der Anpreßdruck der Klemmplatten kann unter Berücksichtigung der Querdruckempfindlichkeit der Zugelemente aus nichtmetallischem Faserverbundwerkstoff so eingestellt werden, daß der Anpreßdruck im lastnahen Teil der Verankerung kleiner ist als im lastfernen Teil. Dadurch wird eine gleichmäßige Kraftübertragung und damit ein hoher Wirkungsgrad der Verankerung erreicht. Relativverschiebungen zwischen Zugelement und Klemmplatten können bei Klemmplattenverankerungen zu einem Versagen der Verankerung unter dynamischer Beanspruchung führen. Wegen der aufwendigen Verankerungstechnik und der Gefahr eines frühzeitigen Versagens unter dynamischer Belastung ist zu erwarten, daß Klemmverankerungen keinen weiteren Einsatz finden werden.
In zylindrischen Vergußverankerungen treten im lastnahen Teil der Verankerung höhere Schubspannungen zwischen Zugelement und Vergußmasse auf als im lastfernen Teil.
Die Ausführung einer zylindrischen Vergußverankerung als Klemmhülsenverankerung wird von Rostasy in der Zeitschrift Bauingenieur, Band 73, Seite 301, beschrieben. Bei dieser Verankerung wird das Zugelement aus Faserverbundwerkstoff in einer Stahlhülse mit einem Vergußmaterial durch Klebeverbund und Keile verankert. Diese Verankerung bewirkt eine starke Abnahme der Zugkraft im Bereich der Keilverankerung, da durch den Querdruck höhere Schubspannungen übertragen werden. Eine gleichmäßige Übertragung der Zugkraft vom Zugelement in die Verankerung ist jedoch mit der Klemmhülsenverankerung trotz ihrer aufwendigen Bauweise nicht ermöglicht.
Der Querdruck in konischen Vergußverankerungen, bei welchen die kleinste Querschnittsfläche des Hohlraumes lastnah ist und somit die imaginäre Spitze des Konus lastnah angeordnet ist, erhöht die aufnehmbare Schubspannung zwischen Zugelement und Ankerkörper, kann aber auch zur frühzeitigen Zerstörung des Zugelements in der Verankerung führen, da Faserverbundwerkstoffe querdruckempfindlich sind.
In der WO 95/29308 ist eine konische Vergußverankerung für nichtmetallische Zugelemente aus Faserverbundwerkstoff beschrieben, die eine Ankerbüchse mit einem konischen Hohlraum, dessen geringste Querschnittsfläche lastnah und die größte Querschnittsfläche lastfern ist, und einen zwischen Ankerbüchse und Zugelementen angeordneten Ankerkörper aus einer Vergußmasse aufweist. Die Vergußmasse des Ankerkörpers weist entlang seiner Längserstreckung unterschiedlichen Elastizitätsmodul auf. Beim Eintritt des Zugelements in die Verankerung ist der Elastizitätsmodul der Vergußmasse gering und nimmt zum lastfernen Teil der Verankerung kontinuierlich zu. Mit dieser abgestuften Ausführung des Ankerkörpers soll eine gleichmäßigere Kraftübertragung vom Zugelement auf die Ankerbüchse erreicht werden. Das Herstellen eines Vergußmaterials in mehreren Schichten ist ein aufwendiger Prozeß.
Die DE 27 05 483 A1 hat eine Vorrichtung zur Verankerung von Zuggliedern aus hochfesten Werkstoffen, insbesondere aus faserverstärkten Kunststoffen zum Gegenstand. Sowohl der Ankerkörper als auch die Ankerbüchse weisen den selben Aufbau auf, wie er bei Zuggliedern aus Stahl vorliegt. Dadurch wird jedoch nicht dem spezifischen Festigkeitseigenschaften von faserverstärkten Kunststoffen Rechnung getragen, die zwar eine hohe Zugfestigkeit, jedoch eine geringe Festigkeit bei Querbeanspruchung besitzen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verankerungsanordnung für ein oder mehrere Zugelemente aus nichtmetallischem Faserverbundwerkstoff zu schaffen, die einfach herzustellen ist und eine gleichmäßigere Kraftübertragung entlang des Zugelementes auf die Ankerbüchse erlaubt sowie ein hohes Standvermögen unter dynamischen Beanspruchungen ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Verankerungsanordnung, aufweisend eine Ankerbüche, einen Ankerkörper und ein vorgespanntes und/oder belastetes Zugelement aus einem, insbesondere nichtmetallischen, Faserverbundwerkstoff, wobei die Zugkraft des Zugelementes über den Ankerkörper aus verfestigtem, insbesondere ausgehärtetem, Vergußmaterial auf die Ankerbüchse, die normal zur Achse des Zugelementes unterschiedliche Querschnittsflächen und eine innere Wandung der Ankerbüchse eine Profilierung aufweist, übertragbar ist, besteht im Wesentlichen darin, daß die Querschnittsfläche des Ankerkörpers normal zur Achse des Zugelementes im lastnahen Teil der Ankerbüchse größer ist, insbesondere einen maximalen Wert aufweist, und im lastfernen Teil kleiner ist.
Faserverbundwerkstoffe bestehen in der Regel aus nichtmetallischen Fasern, wie Glas, Kohlenstoff, Aramid oder anderen Kunststoffen, die gegenüber der atmosphärischen Beanspruchung eine besonders hohe Korrosionsfestigkeit aufweisen. Damit können Zugglieder mit einer derartigen Verankerung, wie sie für Bauwerke, wie beispielsweise Brücken, Hochbauten, aber auch Erd- oder Felsanker, eingesetzt werden, eine besonders hohe Beständigkeit aufweisen. Die nichtmetallischen Faserverbundwerkstoffe können zwar eine besonders hohe Zugfestigkeit aufweisen, jedoch ist die Festigkeit bei Querbeanspruchungen besonders gering. Um dem Rechnung zu tragen, erfolgt eine Festlegung der Zugelemente, insbesondere aus Faserverbundstoffen in einer Ankerbüchse mit einem Material, das in die Ankerbüchse fließfähig eingebracht werden kann, durch die keine Kräfte quer zur Längserstreckung der Zugelemente aufgebracht werden. Ist die Querschnittsfläche des Ankerkörpers normal zur Achse des Zugelementes im lastnahen Teil der Ankerbüchse größer, und weist sie insbesondere einen Maximalwert auf und im lastfernen Teil kleiner, so erweitert sich der Ankerkörper in Zugrichtung. Eine geometrische Verankerung des Ankerkörpers mit glatten Wänden in der Ankerbüchse könnte dadurch nicht eintreten. Um zu vermeiden, daß der Ankerkörper aus der Ankerbüchse herausgezogen wird, ist die innere Wandung der Ankerbüchse mit einer Profilierung ausgebildet. Somit sind die Kräfte, die vom Zugglied auf die Ankerbüchse ausgeübt werden, gleichmäßiger verteilt. Insbesondere ist im Bereich der größten Beanspruchung des Zuggliedes eine größere Masse des Ankerkörpers gegeben, so daß die Kräfte, die auf diesen ausgeübt werden, besser verteilt werden können.
Sind die Profilierungen durch Rippen, Wülste, Einzüge, Abtreppungen, Vertiefungen oder Ausbuchtungen gebildet, so kann durch unterschiedliche Ausbildungen der Profilierung eine sichere Verankerung erreicht sein, wobei eine mechanische Verankerung des Ankerkörpers in der Ankerbüchse gewährleistet ist.
Sind zumindest zwei Zugelemente im Ankerkörper verankert, so kann eine besonders große Oberfläche zur Festlegung der Zugelemente im Ankerkörper vorliegen.
Weist die Ankerbüchse zumindest zwei Ankerkörper zur Aufnahme der Zugelemente auf, so kann eine besonders hohe mechanische Verankerung der Zugelemente in der Ankerbüchse erreicht werden.
Besteht das lastferne Ende der Ankerbüchse aus einer Platte und weist dieselbe zumindest ein lastaufnehmendes Element auf, das parallel, insbesondere parallel orientiert, zu dem/den Zugelement(en) ist, so kann eine besonders kraftaufnahmefähige Ankerbüchse erhalten werden.
Ist die Zugfestigkeit des verfestigten, insbesondere erhärteten Vergußmaterials des Ankerkörpers, insbesondere erheblich, geringer als die Druckfestigkeit, so kann dadurch erreicht werden, daß Rißbildungen im Ankerkörper auftreten, die zu Druckstreben führen, welche die Kräfte auf die Ankerbüchse übertragen.
Weist die innere Wandung der Ankerbüchse eine Beschichtung auf, die eine Verbindung mit dem Ankerkörper vermeidet, wodurch ein Gleiten des Ankerkörpers in der Ankerbüchse erreicht werden kann, und die Ankerbüchse keine Zugspannungen auf den Ankerkörper ausübt, so daß sich erneut Druckstreben ausbilden können.
Ist die Wandstärke im lastnahen Teil der Ankerbüchse geringer als im lastfernen Teil, und ist die Ankerbüchse derartig abgestuft, daß bei der Übertragung der Zugkraft vom Zugelement über den Ankerkörper auf die Ankerbüchse die Beanspruchung des Zugelementes beim Eintritt in den Ankerkörper durch die Nachgiebigkeit im lastnahen Teil der Ankerbüchse reduziert wird, so ist ein besonders günstiger Ausgleich der Kräfte zwischen der Ankerbüchse und dem Ankerkörper und damit der Beanspruchung der Zugelemente gegeben.
Ist der Ankerkörper im lastfernen Teil der Ankerbüchse zylinderförmig ausgebildet, so kann ein besonders langer Ankerkörper erhalten werden, welcher für die Nachstellbarkeit besonders günstig ist.
Ist das verfestigte, insbesondere erhärtete, Vergußmaterial durch eine, insbesondere variable, Zugkraft derartig belastbar, daß es kriecht, so kann eine gleichmäßigere Kraftübertragung vom Zugelement über das Vergußmaterial auf die Ankerbüchse durch die bleibende Verformung des Vergußmaterials erreicht werden.
Ist das verfestigte, insbesondere erhärtete, Vergußmaterial bei erhöhter Temperatur durch eine über längere Zeit einwirkende, insbesondere variable, Zugkraft belastbar, so kann eine gleichmäßigere Übertragung der Kräfte von dem Zugelement über die Vergußmasse, welche einer bleibenden Verformung unterworfen wurde, auf die Ankerbüchse erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Ankerbüchse mit zumindest einem Hohlraum mit innerer Wandung, welcher an zumindest einem Ende offen ist, wobei die Querschnittsfläche des Hohlraumes normal zur Längsrichtung desselben variiert, und die innere Wandung eine Profilierung aufweist, die sich quer, insbesondere normal, zur Längsrichtung des Hohlraumes erstreckt, besteht im Wesentlichen darin, daß die Ankerbüchse an einem Ende abgeschlossen ist, wobei dieses Ende verringerte Querschnittsflächen des Hohlraumes aufweist. Durch die unterschiedlichen Querschnittsflächen des Hohlraumes ist es ermöglicht, daß Ankerbüchsen mit einer konischen Fläche derartig angeordnet werden können, daß der größte Querschnitt lastnah liegt, womit eine besonders günstige Aufnahme der Kräfte ermöglicht ist, da die größte Kraftaufnahme am Beginn der Ankerbüchse, also am lastnahen Teil liegt, wohingegen die geringsten Kräfte am lastfernen Teil der Ankerbüchse übertragen werden. Gegen eine derartige Anordnung des Hohlraumes besteht offensichtlich ein Vorurteil, da das Bestreben vorherrscht, eine großflächige mechanische Verankerung eines Vergußkörpers in der Ankerbüchse zu erlangen. Weist die Wandung eine Profilierung auf, die sich quer, insbesondere normal, zur Längsrichtung des Hohlraumes erstreckt, so kann damit erreicht werden, daß durch diese Profilierung eine mechanische Verankerung der Zugelemente über die Vergußmasse vorliegt.
Ist die Ankerbüchse an einem Ende abgeschlossen, wobei dieses Ende verringerte Querschnittsflächen des Hohlraumes aufweist, so sind besonders hohe Festigkeiten für die Ankerbüchse gewährleistet, wodurch eine geringere Dimensionierung derselben bei gleicher Kraftaufnahme ermöglicht ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Verankerungsanordnung,
Fig. 2: einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3: einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verankerungsanordnung,
Fig. 4: einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verankerungsanordnung,
Fig. 5: einen Längsschnitt einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verankerungsanordnung,
Fig. 6: einen Längsschnitt einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verankerungsanordnung,
Fig. 7: einen Querschnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6,
Fig. 8: einen Längsschnitt einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verankerungsanordnung,
Fig. 9: einen Querschnitt längs der Linie IX-IX in Fig. 8,
Fig. 10: einen Längsschnitt einer siebenten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verankerungsanordnung und
Fig. 11: einen Querschnitt längs der Linie XI-XI in Fig. 10.

Ein Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verankerungsanordnung ist in Fig. 1 dargestellt.
Die Ankerbüchse 4 besteht aus Stahl und wurde mittels Fräswerkzeugen hergestellt. Es können jedoch auch solche aus Faserverbundwerkstoffen eingesetzt werden. Die in Fig. 1 dargestellte Verankerungsanordnung ist an der Außenseite über ein Gewinde 49 mit einer Ringmutter 50 verbunden.
Der Ankerkörper 6 besteht aus einem ausgehärteten Vergußmaterial 3. Beispiele für das Vergußmaterial sind Epoxidharze, Dywipox (eingetragene Marke der Firma Dyckerhoff Systems International, München). Gutes Verbundverhalten zwischen dem Zugelement 2 und dem Ankerkörper 6 ist erforderlich, um die Zugkraft vom Zugglied 1 mit nur einem Zugelement 2 auf den Ankerkörper 6 zu übertragen. Das Zugglied ist mit Kohlefasern mit einem Durchmesser von 10 µm, die über Epoxidharze verbunden sind, aufgebaut. Als Fasern können auch solche aus anorganischem Glas, Aramid od. dgl. eingesetzt werden. Derartige Zugelemente können beispielsweise von den Firmen Stesalit AG (Schweiz), Nedri Spanstaal BV (Niederlande) und Toray Industries Inc. (Japan) bezogen werden.
Der Ankerkörper 6 der in Fig. 1 dargestellten Verankerung weist die Form eines Kegelstumpfes auf. In einem Querschnitt durch den lastnahen Teil 41 der Verankerung gemäß Fig. 2 weist der Ankerkörper 6 eine größere Querschnittsfläche auf als in einem Querschnitt im lastfernen Teil 42 der Verankerung. Durch diese geometrische Formgebung des Ankerkörpers 6 wird erreicht, daß die Verbundspannungen zwischen Zugelement 2 und Ankerkörper 6 gleichmäßiger verteilt sind als in einer zylindrischen oder konischen Vergußverankerung herkömmlicher Art.
Die Ankerbüchse 4 dient als Form für die Fertigung des Ankerkörpers 6. Die innere Wandung 44 der Ankerbüchse 4 muß so beschaffen sein, daß der Ankerkörper 6 bei Belastung des Zugelements 2 nicht aus der Ankerbüchse 4 gezogen wird. Eine geeignete Bearbeitung der inneren Wandung 44 der Ankerbüchse 4 weist eine Profilierung 45 der Oberfläche auf.
In Fig. 3 ist ein Längsschnitt der erfindungsgemäßen Verankerung gemäß Fig. 1 in einer abgewandelten Ausführungsform dargestellt. Die innere Wandung 44 der Ankerbüchse 4 ist mit Abtreppungen 46 versehen, auf die sich der Ankerkörper 6 bei Belastung des Zugelementes 2 abstützt. Durch eine geeignete Formgebung der Abtreppungen 46 bezüglich Abstand und Neigung zum Zugelement 2 kann der Schubspannungsverlauf entlang des Zugelementes 2 beeinflußt werden. Es können damit auch mehrere kegelstumpfförmige Ausbildungen erreicht werden, die lastnah einen kleineren Querschnitt als lastfern aufweisen, so daß ein mechanisches Festklemmen des Zuggliedes im Ankerkörper erreicht wird.
In Fig. 4 ist ein Längsschnitt der erfindungsgemäßen Verankerung gemäß Fig. 1 in einer abgewandelten Ausführungsform dargestellt. Die Fläche des Ankerkörpers 6 normal zum Zugelement 2 nimmt im lastnahen Teil der Verankerung 41 stetig zu und ist im lastfernen Teil 42 konstant. Diese Verankerungsanordnung stellt somit eine Erweiterung der bekannten zylindrischen Vergußverankerungen dar. Die bei zylindrischen Verankerungen auftretende Erhöhung der Schubspannung im lastnahen Teil 41 der Verankerung wird durch die Aufweitung des Ankerkörpers 6 gemäß Fig. 4 abgebaut. Die Ankerbüchse 4 der in Fig. 4 dargestellten Verankerung weist eine Profilierung 45 der inneren Wandung 44 auf und gibt die Kraft auf eine Ankerplatte 60 ab.
In Fig. 5 ist ein Längsschnitt der erfindungsgemäßen Verankerungsanordnung gemäß Fig. 1 in einer abgewandelten Ausführungsform dargestellt. Die innere Wandung 44 der Ankerbüchse 4 weist nur eine Abtreppung 46 auf, die einen wesentlichen Teil der Kraft aufnimmt. Der verbleibende Teil der Kraft wird über den Ankerkörper 6 auf die Profilierung 45 der inneren Wandung 44 der Ankerbüchse 4 abgegeben.
In Fig. 6 ist ein Längsschnitt der erfindungsgemäßen Verankerungsanordnung gemäß Fig. 1 in einer abgewandelten Ausführungsform dargestellt. Das Zugglied 1 besteht aus drei Zugelementen 2 aus Faserverbundwerkstoff, die in einem konischen Ankerkörper 6 eingebettet sind. Die Wanddicke d im lastnahen Teil 41 der Ankerbüchse 4 ist bei dieser Verankerungsanordnung so dünn ausgebildet, daß durch die Nachgiebigkeit der Ankerbüchse 4 eine Beeinflussung des Schubspannungsverlaufes zwischen Zugelement 2 und Ankerkörper 6 erreicht wird. Ein Schnitt längs der Linie VII-VII durch den lastnahen Teil 41 der Verankerungsanordnung ist in Fig. 7 dargestellt.
In Fig. 8 ist ein Längsschnitt der erfindungsgemäßen Verankerungsanordnung gemäß Fig. 1 in einer abgewandelten Ausführungsform dargestellt. Das Zugglied 1 besteht aus drei Zugelementen 2 aus Faserverbundwerkstoff. Jedes Zugelement 2 ist in jeweils einem konischen Ankerkörper 6 eingebettet. Die Ankerkörper 6 sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 parallel zur Achse des Zuggliedes 1 angeordnet. Ein Schnitt längs der Linie IX-IX durch die Verankerungsanordnung ist in Fig. 9 dargestellt.
In Fig. 10 ist ein Längsschnitt der erfindungsgemäßen Verankerungsanordnung gemäß Fig. 1 in einer abgewandelten Ausführungsform dargestellt. Das Zugglied 1 besteht aus sechs Zugelementen 2 aus Faserverbundwerkstoff. Die Ankerbüchse 4 weist am lastfernen Ende eine Platte 70 auf, an die ein lastaufnehmendes Element 80 aufweist. Die Zugelemente 2 geben die Kraft über Verbundspannungen an den im lastnahen Teil 41 aufgeweiteten Ankerkörper 6 ab. Der Ankerkörper 6 überträgt die Zugkraft auf die innere Wandung 44 und das lastaufnehmende Element 80, welches wie ein Dorn in den Ankerkörper 6 hineinragt. Ein Schnitt längs der Linie XI-XI durch die Verankerungsanordnung ist in Fig. 11 dargestellt.
Durch die Ausnutzung nichtlinearer Effekte, wie z. B. des Kriechverhaltens des Vergußmaterials 3, insbesondere unter erhöhter Temperatur gegenüber der Raumtemperatur, kann eine weitere Vergleichmäßigung der Schubspannungen längs des Zugelementes 2 erreicht werden. Durch die Formgebung des Ankerkörpers 6 in Kombination mit dem Vergußmaterial 3, das unterschiedliche Festigkeiten bei Druck- und Zugbeanspruchung aufweist, kann der Spannungszustand in der Verankerungsanordnung gezielt beeinflußt werden.
Um eine ausschließlich mechanische Verankerung zu erreichen, kann die Wandung mit einem Trennmittel, z. B. Silikonöl, vor dem Eingießen des flüssigen Vergußmaterials in die Ankerbüchse versehen werden, so daß keine adhäsive Bindung eintritt.
Die Form des Ankerkörpers 6 ist nicht beschränkt auf die in Fig. 1 bis 11 dargestellten Formen. Insbesondere könnten auch im Querschnitt nicht kreisförmige Verankerungskörper 6 ausgebildet werden, die eine Übertragung der Zugkraft mit längs des Zugelementes 2 gleichförmig verteilten Schubspannungen ermöglichen.

Claims

Verankerungsanordnung, aufweisend eine Ankerbüchse (4), einen Ankerkörper (6) und ein vorgespanntes und/oder belastetes Zugelement (1, 2) aus einem, insbesondere nichtmetallischen, Faserverbundwerkstoff, wobei die Zugkraft des Zugelementes (1, 2) über den Ankerkörper (6) aus verfestigtem, insbesondere ausgehärtetem, Vergußmaterial (3) auf die Ankerbüchse (4), die normal zur Achse des Zugelementes unterschiedliche Querschnittsflächen und eine innere Wandung (44) der Ankerbüchse (4) eine Profilierung (45) aufweist, übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Ankerkörpers (6) normal zur Achse des Zugelementes (2) im lastnahen Teil (41) der Ankerbüchse (4) größer ist, insbesondere einen maximalen Wert aufweist, und im lastfernen Teil (42) kleiner ist.
Verankerungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung (45) durch Rippen, Wülste, Einzüge, Abtreppungen (46), Vertiefungen oder Ausbuchtungen gebildet ist.
Verankerungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Zugelemente (2) im Ankerkörper (6) verankert sind.
Verankerungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerbüchse (4) zumindest zwei Ankerkörper (6) zur Aufnahme der Zugelemente (2) aufweist.
Verankerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das lastferne Ende (42) der Ankerbüchse (4) aus einer Platte (70) besteht, und daß diese Platte (70) zumindest ein lastaufnehmendes Element (80) parallel, insbesondere parallel orientiert, zu dem/den Zugelement(en) (2) aufweist.
Verankerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugfestigkeit des verfestigten, insbesondere ausgehärteten, Vergußmaterials (3) des Ankerkörpers (6), insbesondere erheblich, geringer ist als die Druckfestigkeit.
Verankerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wandung (44) der Ankerbüchse (4) eine Beschichtung aufweist, die eine adhäsive Verbindung des Ankerkörpers (6) mit der Ankerbüchse (4) vermeidet.
Verankerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke im lastnahen Teil (41) der Ankerbüchse (4) geringer ist als im lastfernen Teil (42), und daß die Ankerbüchse (4) darartig abgestuft ist, daß bei der Übertragung der Zugkraft vom Zugelement (2) über den Ankerkörper (6) auf die Ankerbüchse (4) die Beanspruchung des Zugelementes (2) beim Eintritt in den Ankerkörper (6) durch die Nachgiebigkeit im lastnahen Teil (41) der Ankerbüchse (4) reduziert ist.
Verankerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerkörper (6) im lastfernen Teil (42) der Ankerbüchse (4) zylinderförmig ausgebildet ist.
Verankerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das verfestigte, insbesondere erhärtete, Vergußmaterial (3) durch eine, insbesondere variable, Zugkraft derart belastbar ist, daß es kriecht.
Verankerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das verfestigte, insbesondere erhärtete, Vergußmaterial (3) bei erhöhter Temperatur durch eine über längere Zeit einwirkende, insbesondere variable, Zugkraft derart belastbar ist, daß es kriecht.
Ankerbüchse (4) für eine Verankerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit zumindest einem Hohlraum mit innerer Wandung (44), welcher an zumindest einem Ende offen ist, wobei die Querschnittsfläche des Hohlraumes normal zur Längsrichtung desselben variiert, und die innere Wandung (44) eine Profilierung (45) aufweist, die sich quer, insbesondere normal, zur Längsrichtung des Hohlraumes erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerbüchse (4) an einem Ende abgeschlossen ist, wobei dieses Ende verringerte Querschnittsflächen des Hohlraumes aufweist.