EP1331327A1 - Verstärkungsvorrichtung - Google Patents

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EP1331327A1
EP1331327A1 EP02002144A EP02002144A EP1331327A1 EP 1331327 A1 EP1331327 A1 EP 1331327A1 EP 02002144 A EP02002144 A EP 02002144A EP 02002144 A EP02002144 A EP 02002144A EP 1331327 A1 EP1331327 A1 EP 1331327A1
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EP
European Patent Office
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individual layers
anchoring device
reinforcement device
reinforcement
lamella
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02002144A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Bleibler
Reto Clénin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sika Schweiz AG
Original Assignee
Sika Schweiz AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Sika Schweiz AG filed Critical Sika Schweiz AG
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Priority to PCT/EP2002/014304 priority patent/WO2003064789A1/de
Priority to JP2003564369A priority patent/JP2005516136A/ja
Priority to DE50210529T priority patent/DE50210529D1/de
Priority to CNA028271041A priority patent/CN1671932A/zh
Priority to EP02793028A priority patent/EP1481139B1/de
Priority to KR10-2004-7011140A priority patent/KR20040078670A/ko
Priority to BR0215545-1A priority patent/BR0215545A/pt
Priority to AT02793028T priority patent/ATE367494T1/de
Priority to MXPA04006750A priority patent/MXPA04006750A/es
Priority to US10/502,744 priority patent/US20050155303A1/en
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Definitions

  • the invention relates to a reinforcement device for support structures, the one Has lamellar structure which opens into an anchoring device, characterized in that the lamella structure consists of a plurality of separate or separable individual layers, between which Insert layers are arranged.
  • procedures for Manufacture of such a reinforcement device and method for Refurbishment and / or reinforcement of structures based on such Reinforcement device provided.
  • the reinforcement device for Support structures have according to the Features of claim 1 a lamellar structure, which in a Anchoring device opens, characterized in that the Lamellar structure from a plurality of separate or separable There are individual layers, between which at least in some areas, preferably inlay layers in the area of the anchoring device are arranged.
  • the lamella structure preferably has individual layers Carbon fiber reinforced plastic lamellas (CFRP) based on a thermoplastic Matrix are embedded.
  • the individual layers are preferably based on Lamella structure on a thermoplastic and have as interlayers preferably additionally arranged in between Tissue inlays or metal plates, particularly preferably one bidirectionally oriented tissue, especially a bidirectionally oriented Aramid.
  • the invention relates to a reinforcement device for support structures, the one Has lamellar structure which opens into an anchoring device, characterized in that the lamella structure consists of a plurality of separate or separable individual layers, between which Insert layers are arranged.
  • the lamella structure preferably has as individual layers of carbon fiber reinforced plastic lamellas (CFRP) which are embedded in a thermoplastic matrix.
  • tissue inlays or metal plates Preferably based the individual layers of the lamellar structure on a thermoplastic Utility plastic and preferably have additional layers interposed tissue inlays or metal plates, namely particularly preferably a bidirectionally oriented tissue, in particular a bidirectionally oriented aramid fiber fabric.
  • the present invention relates to a reinforcement device for Support structures, which has a lamellar structure, which in a Anchoring device opens, characterized in that the Lamellar structure from a plurality of separate or separable There are individual layers, between which interlayers are arranged.
  • a reinforcement device both preferably open out Ends of the slat structure in an anchoring device.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic slats
  • the Individual layers of the reinforcement device in a thermoplastic matrix embedded.
  • the reinforcement device are between the Individual layers of the lamellar structure as additional layers Fabric inserts or metal plates arranged, preferably a bidirectionally oriented fabric is arranged as an insert layer, especially a bidirectionally oriented aramid fiber fabric.
  • the reinforcement device is the anchoring device by a plurality, preferably two, of a hollow body spatially enclosing the slat end Hollow body segments. These hollow body segments can with the help of connected through the entire slat thickness of the cylinder bores are, preferably screwed.
  • thermoplastic Material the additional, significant advantage that a heatable Instrument can be used to be very targeted and careful to create attached openings in the material such that the embedded Carbon fibers can avoid the instrument and therefore through the Hole will not be damaged in any way, which is correspondingly advantageous on the stability and thus in particular the axial load capacity of the entire Reinforcing device affects.
  • Anchoring device around at least one axially adjustable cylinder particularly preferably around at least one axially rotatably mounted cylinder made of steel or in particular fiber-reinforced plastic, with an adjusting screw can be provided.
  • the anchoring device is a clamping head which preferably adjustable and with the help of an axially guided threaded rod can be locked.
  • a preferred embodiment of such a method is thereby characterized in that it additionally has a step in the process
  • the cross-section of the lamellar structure in the area of the Connection with the anchoring device is increased by additional individual layers and / or interlayers are preferred alternately applied to the lamellar structure.
  • Another preferred embodiment of such a method is characterized in that both ends of the lamellar structure in open an anchoring device.
  • Another preferred embodiment of such a method is characterized in that the lamellar structure as individual layers Has carbon fiber reinforced plastic fins (CFRP).
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic fins
  • Another preferred embodiment of such a method is characterized in that the individual layers of the lamellar structure into one thermoplastic matrix are embedded.
  • Another preferred embodiment of such a method is characterized in that the individual layers of the lamellar structure based on a thermoplastic consumer plastic.
  • Another preferred embodiment of such a method is characterized in that between the individual layers of the Lamella structure as inlay layers, additional fabric inlays or Metal plates are arranged, preferably a bidirectionally oriented Fabric, especially a bidirectionally oriented aramid fiber fabric.
  • the anchoring device is a plurality, preferably two, spatially from one to the slat end enclosing hollow body connected hollow body segments.
  • the anchoring device is at least one axially adjustable cylinder, preferably at least one axially rotatably mounted steel cylinder with adjusting screw.
  • anchoring device is is a clamping head, preferably with the help of an axially guided Threaded rod is adjustable and lockable.
  • the present invention also relates to a method for Reinforcement and / or renovation of structures, which thereby is characterized in that in this process at least one the load-bearing structural elements of this building with an above described reinforcement device.
  • the present invention relates to the use of a Reinforcement device as described above for reinforcement and / or renovation of structures, preferably load-bearing Construction elements based on concrete, in particular for reinforcing Bridge structures.
  • FIG. 2 shows possible further variants of the end anchoring Reinforcement device according to the invention in the anchoring device again, with a longitudinal sectional view in the left part of the figure and right cross-sectional area is shown.
  • Literature EP 1 000 208 B1 discloses the Generic embodiment of the in the context of Figure 2 reproduced zigzag shape of the slat end.
  • the zigzag shaped Slat end additionally bent so that the Variation of the lamellar radii in the anchoring device voltage - adjusted bending radius is realized, which increases the risk of The occurrence of "predetermined breaking points" in the mouth area discussed above of the anchoring device is additionally reduced.
  • the Anchoring device as described above Reinforcement device based on a steel cylinder, as schematically in Figure 3 reproduced (in the upper area is a longitudinal sectional view and shown below a top view).
  • each individual layer of the lamellar structure by one cylinder each Steel or preferably fiber-reinforced plastic to wind and thus the To build anchoring device on the basis of several cylinders.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstärkungsvorrichtung für Tragstrukturen, die eine Lamellenstruktur aufweist, welche in eine Verankerungsvorrichtung mündet, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenstruktur aus einer Mehrzahl von separaten oder separierbaren Einzelschichten besteht, zwischen denen zumindest im Bereich der Verankerungsvorrichtung Einlageschichten angeordnet sind. Ausserdem werden Verfahren zur Herstellung einer solchen Verstärkungsvorrichtung sowie Verfahren zur Sanierung und/oder Verstärkung von Bauwerken auf der Basis einer derartigen Verstärkungsvorrichtung bereitgestellt. Vorzugsweise weist die Lamellenstruktur als Einzelschichten Carbonfaserverstärkte Kunststofflamellen (CFK) auf, die in eine thermoplastische Matrix eingebettet sind. Bevorzugt basieren die Einzelschichten der Lamellenstruktur auf einem thermoplastischen Gebrauchskunststoff und weisen als Einlageschichten vorzugsweise zusätzlich dazwischen angeordnete Gewebeeinlagen oder Metallplatten auf, und zwar besonders bevorzugt ein bidirektional orientiertes Gewebe, insbesondere ein bidirektional orientiertes Aramidfasergewebe. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Verstärkungsvorrichtung für Tragstrukturen, die eine Lamellenstruktur aufweist, welche in eine Verankerungsvorrichtung mündet, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenstruktur aus einer Mehrzahl von separaten oder separierbaren Einzelschichten besteht, zwischen denen Einlageschichten angeordnet sind. Ausserdem werden Verfahren zur Herstellung einer solchen Verstärkungsvorrichtung sowie Verfahren zur Sanierung und/oder Verstärkung von Bauwerken auf der Basis einer derartigen Verstärkungsvorrichtung bereitgestellt.
Die internationale Patentanmeldung PCT/CH98/00346 (veröffentlicht als WO99/10613) offenbart eine gattungsgemässe Verstärkungsvorrichtung. Dort sind die Enden von für die Verstärkung von Tragelementen, wie beispielsweise Betonträgern vorgesehenen CFK-Lamellen in mindestens zwei ca. gleich dicke Fahnen aufgetrennt und in entsprechende, in einem Winkel zueinander angeordnete Halteschlitze jeweils eines Abschlusselements eingeklebt. Diese Anordnung wird nun auf die Zugseite des Tragelements aufgeklebt, wobei die CFK-Lamelle vorzugsweise gegenüber dem Tragelement direkt über die Abschlusselemente vorgespannt wird. Das Abschlusselement kann in eine entsprechende Ausnehmung im Tragelement eingesetzt sein oder direkt auf die Oberfläche des Tragelements aufgeklebt und/oder verdübelt sein, ggf. unter Anwendung einer Querspanneinrichtung.
Insbesondere im Bereich der Mündung einer derartigen Verstärkungsvorrichtung in die Verankerungsvorrichtung treten jedoch infolge der unvermittelten Querschnittsänderung regelmässig erhebliche, transversal zur Hauptachse der Verstärkungsvorrichtung wirkende Querkräfte auf.. Dadurch werden ungewollt "Sollbruchstellen" innerhalb solcher gattungsgemässer Verstärkungsvorrichtungen geschaffen, welche die Verstärkungsvorrichtung im Laufe der Zeit beschädigen und schliesslich deren Festigkeit bis hin zum Bruch der gesamten Vorrichtung zunehmend beeinträchtigen können.
Zum Schutz gegen dieses Problem wird daher häufig eine geeignete Querspannvorrichtung im Bereich der Mündung einer derartigen Verstärkungsvorrichtung in die Verankerungsvorrichtung vorgesehen. Diese ist jedoch ihrerseits naturgemäss störungsanfällig und erschwert und verteuert zudem die gesamte Konstruktion erheblich. Ferner wird dadurch die Verstärkungsvorrichtung in Richtung der Hauptachse nicht selten bis an die Belastungsgrenze und darüber hinaus beansprucht, so dass im Bereich der Verankerungsvorrichtung ein Bruch der tragenden Befestigung der Lamellenstruktur auftreten kann.
Aufgabe und Lösung
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des bestehenden Standes der Technik zu überwinden und eine Verstärkungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die sowohl im Bereich der Mündung in die Verankerungsvorrichtung bruchsicher und belastbar ist, als auch gleichzeitig einer maximalen Belastung der tragenden Hauptverankerung in Richtung der Hauptachse ohne weiteres standhält.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe einer erfindungsgemässen Verstärkungsvorrichtung gelöst. Die Verstärkungsvorrichtung für Tragstrukturen gemäss der vorliegenden Erfindung weist gemäss den Merkmalen des Anspruchs 1 eine Lamellenstruktur auf, welche in eine Verankerungsvorrichtung mündet, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenstruktur aus einer Mehrzahl von separaten oder separierbaren Einzelschichten besteht, zwischen denen zumindest in Teilbereichen, vorzugsweise im Bereich der Verankerungsvorrichtung Einlageschichten angeordnet sind. Ausserdem werden Verfahren zur Herstellung einer solchen Verstärkungsvorrichtung sowie Verfahren zur Sanierung und/oder Verstärkung von Bauwerken auf der Basis einer derartigen Verstärkungsvorrichtung bereitgestellt. Vorzugsweise weist die Lamellenstruktur als Einzelschichten Carbonfaserverstärkte Kunststofflamellen (CFK) auf, die in eine thermoplastische Matrix eingebettet sind. Bevorzugt basieren die Einzelschichten der Lamellenstruktur auf einem thermoplastischen Gebrauchskunststoff und weisen als Einlageschichten vorzugsweise zusätzlich dazwischen angeordnete Gewebeeinlagen oder Metallplatten auf, und zwar besonders bevorzugt ein bidirektional orientiertes Gewebe, insbesondere ein bidirektional orientiertes Aramidfasergewebe.
Zusammenfassende Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Verstärkungsvorrichtung für Tragstrukturen, die eine Lamellenstruktur aufweist, welche in eine Verankerungsvorrichtung mündet, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenstruktur aus einer Mehrzahl von separaten oder separierbaren Einzelschichten besteht, zwischen denen Einlageschichten angeordnet sind. Ausserdem werden Verfahren zur Herstellung einer solchen Verstärkungsvorrichtung sowie Verfahren zur Sanierung und/oder Verstärkung von Bauwerken auf der Basis einer derartigen Verstärkungsvorrichtung bereitgestellt. Vorzugsweise weist die Lamellenstruktur als Einzelschichten Carbonfaserverstärkte Kunststofflamellen (CFK) auf, die in eine thermoplastische Matrix eingebettet sind. Bevorzugt basieren die Einzelschichten der Lamellenstruktur auf einem thermoplastischen Gebrauchskunststoff und weisen als Einlageschichten vorzugsweise zusätzlich dazwischen angeordnete Gewebeeinlagen oder Metallplatten auf, und zwar besonders bevorzugt ein bidirektional orientiertes Gewebe, insbesondere ein bidirektional orientiertes Aramidfasergewebe.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstärkungsvorrichtung für Tragstrukturen, die eine Lamellenstruktur aufweist, welche in eine Verankerungsvorrichtung mündet, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenstruktur aus einer Mehrzahl von separaten oder separierbaren Einzelschichten besteht, zwischen denen Einlageschichten angeordnet sind. Bevorzugt münden bei einer solchen Verstärkungsvorrichtung jeweils beide Enden der Lamellenstruktur in eine Verankerungsvorrichtung. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform weist eine solche Verstärkungsvorrichtung eine Lamellenstruktur auf, die als Einzelschichten Carbonfaserverstärkte Kunststofflamellen (CFK) aufweist. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind die Einzelschichten der Verstärkungsvorrichtung in eine thermoplastische Matrix eingebettet. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform basieren die Einzelschichten der Lamellenstruktur einer derartigen Verstärkungsvorrichtung auf einem thermoplastischen Gebrauchskunststoff. Gemäss einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Verstärkungsvorrichtung sind zwischen den Einzelschichten der Lamellenstruktur als Einlageschichten zusätzlich Gewebeeinlagen oder Metallplatten angeordnet, wobei vorzugsweise ein bidirektional orientiertes Gewebe als Einlageschicht angeordnet ist, insbesondere ein bidirektional orientiertes Aramidfasergewebe . Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Verstärkungsvorrichtung handelt es sich bei der Verankerungsvorrichtung um eine Mehrzahl, vorzugsweise zwei von zu einem das Lamellenende räumlich umschliessenden Hohlkörper verbundenen Hohlkörpersegmenten. Diese Hohlkörpersegemente können mit Hilfe von durch die gesamte Lamellendicke geführten Zylinderrbohrungen verbunden werden, vorzugsweise verschraubt. Dabei hat die Verwendung eines thermoplastischen Materials den zusätzlichen, erheblichen Vorteil, dass ein beheizbares Instrument verwendet werden kann, um sehr gezielte und sorgfältig angesetzte Öffnungen im Material zu erzeugen, derart dass die eingebetteten Carbonfasern dem Instrument ausweichen können und daher durch die Bohrung in keiner Weise beschädigt werden, was sich entsprechend vorteilhaft auf die Stabilität und somit insbesondere axiale Belastbarkeit der gesamten Verstärkungsvorrichtung auswirkt.
In einer alternativen Ausführungsform handelt es sich bei einer derartigen Verankerungsvorrichtung um mindestens einen axial justierbaren Zylinder, besonders bevorzugt um mindestens einen axial drehbar gelagerten Zylinder aus Stahl oder insbesondere faserverstärkten Kunststoff, der mit einer Stellschraube versehen sein kann. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Verankerungsvorrichtung um einen Spannkopf, der vorzugsweise mit Hilfe einer axial geführten Gewindestange justierbar und arretierbar ist.
Ausserdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer vorstehend beschriebenen Verstärkungsvorrichtung, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass es folgende Schritte (a) bis (d) aufweist:
  • (a) Aufspleissen von üblichen Lamellen zu einer Mehrzahl von Einzelschichten in an sich bekannter Weise;
  • (b) Einlegen einer Mehrzahl von Einlageschichten zwischen die nach (a) hergestellten Einzelschichten;
  • (c) Verschmelzen der Lamellenstruktur zu einem sandwichartigen Paket, vorzugsweise durch Einwirkung von Hitze und/oder Druck;
  • (d) Anbringen der Verankerungsvorrichtung, vorzugsweise mit Hilfe einer geeigneten Klemmvorrichtung.
    • Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist ein erfindungsgemässes Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte (a) bis (c) aufweist:
  • (a) Kombination einer Mehrzahl üblicher Einzelschichten einer üblichen Lamellenstruktur mit einer Mehrzahl von Einlageschichten zu einer vorzugsweise alternierend angeordneten Lamellenstruktur in an sich bekannter Weise;
  • (b) Verschmelzen der Lamellenstruktur zu einem sandwichartigen Paket, vorzugsweise durch Einwirkung von Hitze und/oder Druck;
  • (c) Anbringen der Verankerungsvorrichtung, vorzugsweise mit Hilfe einer geeigneten Klemmvorrichtung.
    • Eine bevorzugte Ausführungsform eines solchen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass es Verfahren zusätzlich einen Schritt aufweist, im Rahmen dessen der Querschnitt der Lamellenstruktur im Bereich der Verbindung mit der Verankerungsvorrichtung vergrössert wird, indem zusätzliche Einzelschichten und/oder Einlageschichten vorzugsweise alternierend auf die Lamellenstruktur aufgebracht werden.
    Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform eines solchen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils beide Enden der Lamellenstruktur in eine Verankerungsvorrichtung münden.
    Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform eines solchen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenstruktur als Einzelschichten Carbonfaserverstärkte Kunststofflamellen (CFK) aufweist.
    Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform eines solchen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelschichten der Lamellenstruktur in eine thermoplastische Matrix eingebettet sind.
    Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform eines solchen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelschichten der Lamellenstruktur auf einem thermoplastischen Gebrauchskunststoff basieren.
    Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform eines solchen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Einzelschichten der Lamellenstruktur als Einlageschichten zusätzlich Gewebeeinlagen oder Metallplatten angeordnet sind, vorzugsweise ein bidirektional orientiertes Gewebe, insbesondere ein bidirektional orientiertes Aramidfasergewebe.
    Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform eines solchen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verankerungsvorrichtung um eine Mehrzahl, vorzugsweise zwei von zu einem das Lamellenende räumlich umschliessenden Hohlkörper verbundenen Hohlkörpersegmenten handelt.
    Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform eines solchen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verankerungsvorrichtung um mindestens einen axial justierbaren Zylinder, vorzugsweise mindestens einen axial drehbar gelagerten Stahlzylinder mit Stellschraube handelt.
    Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform eines solchen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verankerungsvorrichtung um einen Spannkopf handelt, der vorzugsweise mit Hilfe einer axial geführten Gewindestange justierbar und arretierbar ist.
    Ausserdem betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Verstärkung und/oder Sanierung von Bauwerken, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man im Rahmen dieses Verfahrens mindestens eines der tragenden Konstruktionselemente dieses Bauwerkes mit einer oben beschriebenen Verstärkungsvorrichtung ausstattet.
    Schliesslich betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Verstärkungsvorrichtung wie vorstehend beschrieben zur Verstärkung und/oder Sanierung von Bauwerken, vorzugsweise tragenden Konstruktionselementen auf Betonbasis, insbesondere zur Verstärkung von Brückenkonstruktionen.
    Im folgenden Textabschnitt werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die in den Figuren 1 bis 3 offenbarten, typischen Ausführungsbeispiele näher beschrieben:
    Ausführungsbeispiele
    Die Figur 1 zeigt ein Beispiele für eine erfindungsgemässe Verstärkungsvorrichtung und illustriert gleichzeitig das Herstellungsverfahren, wobei im oberen Figurenbereich eine Längsschnittansicht und darunter eine Querschnittsansicht gezeigt wird. Diese Ausführungsform der Verstärkungsvorrichtung kann vorzugsweise wie folgt gemäss den Verfahrensschritten 1. bis 5. hergestellt werden (anstelle der Gewebeeinlagen (1) können auch ersatzweise Metallplatten verwendet werden):
  • 1. Aufteilen der Lamelle in der Dicke zur Vergrösserung der Oberfläche (in z.B. 2-7 Teile):
  • a) Aufspleissen von handelsüblichen Lamellen:
    • die Lamelle kann beispielsweise mittels eines erhitzten Schneidwerkzeuges (z.B. Messer, heisser Draht) in die gewünschte Anzahl Teillamellen in der Dicke aufgeteilt werden. Dieser Prozess ist faserschonender als der bereits bekannte Prozess des Aufspleissens von Duroplast-Lamellen (siehe Offenbarung der WO 00/50706).
    • Die Fasern der Lamellenenden können durch erhitzen von der Matrix freigelegt werden. Danach können die Fasern in gewünschter Form ausgelegt und in einem Spannkopf verschmolzen werden.
  • b) Eine alternative Herstellungsmethode funktioniert wie folgt:
    • Eine Lamelle wird aus mehreren dünnen Lagen (sogenannte Tapes) zusammengesetzt. Diese einzelnen dünnen Tapes werden unter Hitze und Druck miteinander zu einer einzigen Lamelle verpresst. Einlegen von Trennfolien beim Herstellungsprozess in den Verankerungsbereichen (keinen Verbund der einzelnen Tapes in den gewünschten Bereichen).
    • Zuerst Herstellung des Verankerungskopfes aus den Tapes, erst danach verschweissen der Tapes auf der freien Länge zu einer Lamelle.
    • Die Lamelle wird, vorzugsweise über ihre gesamte Dicke, zwischen den Tapes mit bidirektionalem Gewebe (siehe Schritt 2.) versehen.
  • 2. Einlegen von bidirektionalem Gewebe (vorzugsweise Aramidgewebe mit Orientierung von +/- 45°) mit thermoplastischer Matrix. Es wird in jeder 1. entstandenen Trennschicht ein Gewebe eingelegt.
  • 3. Zusätzlich kann gegebenenfalls der Querschnitt im Verankerungsbereich vergrössert werden, indem abwechslungsweise ein Gewebe und ein dünnes (ca. 0.2mm) dickes Lamellentape aussen aufgeklebt werden.
  • 4. Die so erhaltene, sandwichartige Lamellenstruktur wird unter Einwirkung von Hitze und Druck zu einem Paket verschmolzen. Dieser Vorgang muss unter Umständen in mehreren Stufen erfolgen (je Einzelschicht).
  • 5. Im Übergang zwischen Lamelle und Kopf können Querzugkräfte infolge sich der Querschnittsänderung entstehen. Diese können vorzugsweise mittels einer geeigneten Vorrichtung (z.B. Stahl-/ oder Kohlefaserprofil) mit Hilfe von Schrauben zusammengeklemmt werden (3).
    • Die Figur 2 gibt mögliche weitere Varianten der Endverankerung einer erfindungsgemässen Verstärkungsvorrichtung in der Verankerungsvorrichtung wieder, wobei im linken Figurenbereich eine Längsschnittansicht und im rechten Figurenbereich eine Querschnittsansicht dargestellt ist.
    Die Literaturstelle EP 1 000 208 B1 (= WO 99/06651) offenbart die gattungsgemässe Ausführungsform der im Rahmen von Figur 2 wiedergegebenen Zick-Zack Form des Lamellenendes. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Zick-Zack förmige Lamellenende zusätzlich so abgebogen, dass durch die somit bewirkte Variation der Lamellenradien in der Verankerungsvorrichtung ein spannungsangepasster Biegeradius realisiert wird, was die Gefahr des vorstehend diskutierten Auftretens von "Sollbruchstellen" im Mündungsbereich der Verankerungsvorrichtung zusätzlich reduziert.)
    Mögliche Herstellungsmethoden für diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung können wie folgt beschrieben werden, wobei die Verankerungsteile aus einem üblichen Gebrauchskunststoff oder aus Metall sein können:
  • 1. Zick-Zack - Form:
  • a) Zunächst wird die Zick-Zack Form des Lamellenendstückes hergestellt (z.B. durch Erhitzen und Verpressen in einer geeigneten Form), gefolgt vom nachträglichen Einpassen in eine geeignete Positiv- und Negativform.
  • b) Einpressen des Endes in eine erhitzte Positiv-Negativ Form, welche die Lamelle in die gewünschte Zick-Zack Form bringt. Diese Form wird dann als Verankerungsteil an der Lamelle belassen.
  • 2. Befestigen der Form am Zick-Zack Lamellenendstück:
  • Die Ummantelungsform (aus einem üblichen Gebrauchskunststoff oder Metall) kann am Rand verklebt (B1), verschraubt (B2), oder vollflächig umschnürt (B3, z.B. mit Aramid-, Glas-, oder vorzugsweise Kohlefasern) ausgeführt werden.
    • Gemäss einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform kann die Verankerungsvorrichtung einer wie vorstehend beschriebenen Verstärkungsvorrichtung auf einem Stahlzylinder basieren, wie schematisch in Figur 3 wiedergegeben (im oberen Bereich ist eine Längsschnittansicht und darunter eine Draufsicht dargestellt).
    Mögliche Herstellungsmethoden für diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung können wie folgt beschrieben werden
  • 1. Damit die Lamelle auf einen so kleinen Radius gewickelt werden kann, muss sie aufgespalten werden (oder aufgespalten worden sein). Dies kann analog zur Ausführungsform gemäss Figur 1 (Aufteilen der Lamellendicke zur Vergrösserung der Oberfläche) erfolgen (siehe oben).
  • 2. Aufwickeln der Lamellenstruktur auf einen Zylinder aus Stahl oder vorzugsweise faserverstärkten Kunststoff. Die verschiedenen Einzelschichten der Lamellenstruktur können zur Befestigung durch einen Schlitz geführt werden oder mechanisch (mittels Querriegel und Schrauben) gehalten werden. Der Spannungsabbau erfolgt durch die Haftreibung zwischen Zylinder und CFK-Lamelle. Es sollte deshalb die Oberfläche des Zylinders vorzugsweise möglichst rauh gewählt werden.
  • 3. Durch Erwärmen des Kopfes entsteht ein kompaktes Bauteil.
    • Entsprechend einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist es auch möglich, jede Einzelschicht der Lamellenstruktur um jeweils einen Zylinder aus Stahl oder vorzugsweise faserverstärkten Kunststoff zu wickeln und somit die Verankerungsvorrichtung auf der Basis mehrerer Zylinder aufzubauen.

    Claims (22)

    1. Verstärkungsvorrichtung für Tragstrukturen, aufweisend eine Lamellenstruktur, die in eine Verankerungsvorrichtung mündet, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenstruktur aus einer Mehrzahl von separaten oder separierbaren Einzelschichten besteht, zwischen denen zumindest im Bereich der Verankerungsvorrichtung Einlageschichten angeordnet sind.
    2. Verstärkungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils beide Enden der Lamellenstruktur in eine Verankerungsvorrichtung münden.
    3. Verstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenstruktur als Einzelschichten Carbonfaserverstärkte Kunststofflamellen (CFK) aufweist.
    4. Verstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelschichten der Lamellenstruktur in eine thermoplastische Matrix eingebettet sind.
    5. Verstärkungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelschichten der Lamellenstruktur auf einem thermoplastischen Gebrauchskunststoff basieren.
    6. Verstärkungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Einzelschichten der Lamellenstruktur als Einlageschichten zusätzlich Gewebeeinlagen oder Metallplatten angeordnet sind, vorzugsweise ein bidirektional orientiertes Gewebe, insbesondere ein bidirektional orientiertes Aramidfasergewebe.
    7. Verstärkungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verankerungsvorrichtung um eine Mehrzahl, vorzugsweise zwei von zu einem das Lamellenende räumlich umschliessenden Hohlkörper verbundenen Hohlkörpersegmenten handelt, die gegebenenfalls mit Hilfe von durch die gesamte Lamellendicke geführten Zylinderrbohrungen verbunden, vorzugsweise verschraubt worden sind.
    8. Verstärkungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verankerungsvorrichtung um mindestens einen axial justierbaren Zylinder, vorzugsweise mindestens einen axial drehbar gelagerten Zylinder aus Stahl oder besonders bevorzugt faserverstärkten Kunststoff handelt, der gegebenenfalls mit einer Stellschraube versehen ist.
    9. Verstärkungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verankerungsvorrichtung um einen Spannkopf handelt, der vorzugsweise mit Hilfe einer axial geführten Gewindestange justierbar und arretierbar ist.
    10. Verfahren zur Herstellung einer Verstärkungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist:
      (a) Aufspleissen von üblichen Lamellen zu einer Mehrzahl von Einzelschichten in an sich bekannter Weise;
      (b) Einlegen einer Mehrzahl von Einlageschichten zwischen die nach (a) hergestellten Einzelschichten;
      (c) Verschmelzen der Lamellenstruktur zu einem sandwichartigen Paket, vorzugsweise durch Einwirkung von Hitze und/oder Druck;
      (d) Anbringen der Verankerungsvorrichtung, vorzugsweise mit Hilfe einer geeigneten Klemmvorrichtung.
    11. Verfahren zur Herstellung einer Verstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist:
      (a) Kombination einer Mehrzahl üblicher Einzelschichten einer üblichen Lamellenstruktur mit einer Mehrzahl von Einlageschichten zu einer vorzugsweise alternierend angeordneten Lamellenstruktur in an sich bekannter Weise;
      (b) Verschmelzen der Lamellenstruktur zu einem sandwichartigen Paket, vorzugsweise durch Einwirkung von Hitze und/oder Druck;
      (c) Anbringen der Verankerungsvorrichtung, vorzugsweise mit Hilfe einer geeigneten Klemmvorrichtung.
    12. Verfahren zur Herstellung einer Verstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zusätzlich einen Schritt aufweist, im Rahmen dessen der Querschnitt der Lamellenstruktur im Bereich der Verbindung mit der Verankerungsvorrichtung vergrössert wird, indem zusätzliche Einzelschichten und/oder Einlageschichten vorzugsweise alternierend auf die Lamellenstruktur aufgebracht werden.
    13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils beide Enden der Lamellenstruktur in eine Verankerungsvorrichtung münden.
    14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenstruktur als Einzelschichten Carbonfaserverstärkte Kunststofflamellen (CFK) aufweist.
    15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelschichten der Lamellenstruktur in eine thermoplastische Matrix eingebettet sind.
    16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelschichten der Lamellenstruktur auf einem thermoplastischen Gebrauchskunststoff basieren.
    17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Einzelschichten der Lamellenstruktur als Einlageschichten zusätzlich Gewebeeinlagen oder Metallplatten angeordnet sind, vorzugsweise ein bidirektional orientiertes Gewebe, insbesondere ein bidirektional orientiertes Aramidfasergewebe.
    18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verankerungsvorrichtung um eine Mehrzahl, vorzugsweise zwei von zu einem das Lamellenende räumlich umschliessenden Hohlkörper verbundenen Hohlkörpersegmenten handelt.
    19. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verankerungsvorrichtung um mindestens einen axial justierbaren Zylinder, vorzugsweise mindestens einen axial drehbar gelagerten Zylinder aus Stahl oder besonders bevorzugt faserverstärkten Kunststoff handelt, der gegebenenfalls mit einer Stellschraube versehen ist.
    20. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verankerungsvorrichtung um einen Spannkopf handelt, der vorzugsweise mit Hilfe einer axial geführten Gewindestange justierbar und arretierbar ist.
    21. Verfahren zur Verstärkung und/oder Sanierung von Bauwerken, dadurch gekennzeichnet, dass man im Rahmen dieses Verfahrens mindestens eines der tragenden Konstruktionselemente dieses Bauwerkes mit einer Verstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausstattet.
    22. Verwendung einer Verstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Verstärkung und/oder Sanierung von Bauwerken, vorzugsweise tragenden Konstruktionselementen auf Betonbasis, insbesondere Brückenkonstruktionen.
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