EP1411170A1 - Zugelement, insbesondere zur Aufhängung von Bauteilen, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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EP1411170A1 EP02405880A EP02405880A EP1411170A1 EP 1411170 A1 EP1411170 A1 EP 1411170A1 EP 02405880 A EP02405880 A EP 02405880A EP 02405880 A EP02405880 A EP 02405880A EP 1411170 A1 EP1411170 A1 EP 1411170A1
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wires
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sleeve
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Bernhard Eicher
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Fatzer AG
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    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2929—Bicomponent, conjugate, composite or collateral fibers or filaments [i.e., coextruded sheath-core or side-by-side type]

Definitions

  • the invention relates to a tension element, in particular for the suspension of Components, with a number of a wire strand, arranged in parallel Wires, which at their ends in one each on the End of the wire strand which is subjected to tensile forces is anchored, and a process for its production.
  • high demands are placed on the tension elements and their anchoring posed.
  • a standardized production is not possible because must be delivered on a project basis. Most of the time it takes in a project many different rope diameters, different lengths and different ones End connections, with many binding dimensions (e.g. for the many different short ropes) only shortly before assembly can be determined.
  • Spiral or stranded ropes or wire strands are used as tension elements used from a number of wires arranged in parallel.
  • the the latter have a higher breaking load than spiral ropes and draw high fatigue strength (so-called fatigue strength) and a high modulus of elasticity (without a complex, time-consuming, Stretching process that can be carried out on special tractors required is).
  • fatigue strength high fatigue strength
  • modulus of elasticity without a complex, time-consuming, Stretching process that can be carried out on special tractors required is.
  • they will be in the Anchored end of the wire strand exerted tensile forces, wherein the end connection through an elaborate wedge anchoring individual Wires.
  • Such an anchoring device which is quite complicated in its construction is for example in the generic DE-A-34 37 107 disclosed.
  • the present invention was based on the object a technically simple and inexpensive tension element of the type mentioned at the outset, which quickly anchors the Strands of wire in the end piece allows and still a high breaking load guaranteed.
  • breaking load loss due to the plastic deformation is only approx. 5%, which is less than the so-called stranding loss with spiral or stranded ropes, which usually reduce the breaking load by approx. Accounts for 10%.
  • the loss of stranding does not apply to straight wires. For a certain breaking load therefore makes the tension element lighter and also cheaper.
  • the production of the tension element according to the invention is also easier, not only because the winding and stranding processes are omitted, but also in that no stretching process to achieve a required modulus of elasticity is necessary, but above all due to the simple type of anchoring. This enables simple project-related production and fast To deliver.
  • a tension element 1 according to the invention comprises a wire strand 2, which consists of a number of straight wires 3 arranged in parallel. Depending on the breaking strength required, there are at least seven or even up to several hundred wires 3.
  • the material used is a galvanized or zinc / aluminum or similar coated steel, chromium-nickel steel or aluminum, so that no additional corrosion protection is required is. It goes without saying that wires made of high-strength steel with a nominal strength of approx. 1800 N / mm 2 can also be used.
  • the wire strand 2 is preferably made of wires 3 of the same diameter (e.g. 2 or 3mm) bundled, which makes enormous logistical and Manufacturing advantages arise (less warehousing, hardly Remaining quantities or even waste, lower purchase price, faster delivery dates, Etc.).
  • wires 3 are not in more detail in shown way through a wire 3 when unwinding from a wire spool pulled a straightener to get a perfectly straight shape. Then the wires are cut to length. The so prepared Wires are then bundled so that a wire strand 2 one circular cross section is formed.
  • bundling would result in a hexagonal cross section.
  • the distance judges depends on the wire diameter or the number of wires and is 500 to 2000 mm.
  • round cross-sectional shape Another possibility for retention that cannot be seen from the drawing the round cross-sectional shape would be a bandage made of one practically any material (paper, plastic, round wire, flat wire, etc.) This could possibly give a new architectural freedom Offer.
  • the wire strand 3 is with its wire strand end in a bore 7 of the End piece 6 or end fittings anchored, which with a corresponding Component is connected, and that exerted on the wire strand Absorbs tensile forces and transfers them to the component (it goes without saying also the other end of the wire strand, not visible from FIG. 1, in analog Anchored in another tail).
  • the end piece 6 or its part 6a for example, with a Be threaded, or as a conventional connector with an eyelet, fork or other fasteners be trained.
  • the end piece 6 is with a plastically deformable Provide sleeve 6b, in the bore 7, the round wire strand end is used and non-positively by radially pressing the sleeve 6b is held.
  • the ratio of the length of the through the sleeve hole formed cylindrical contact surface to the outer diameter of the wire strand 2 is optimally between 4 to 8. So for Example with a diameter of the wire strand of 16 mm the length the contact surface of the sleeve hole selected 90 to 100 mm.
  • the plastic deformations 9 are on the inside of the sleeve 6b illustrated for illustration. Of course you can too deform the wires to a certain extent when crimping.
  • the end piece sleeve can have the same strength with thin or higher strength wires can be achieved.
  • the simple manufacture of the tension element according to the invention is not just about costs advantageous, but it also brings great flexibility, i.e. the possibility a rapid, project-related production. Significant are also the technical advantages; warehousing of various Ropes are no longer necessary.
  • the tension elements 1 according to the invention are entirely suitable especially as stay cables or stay cables for a stay cable bridge 30, which is illustrated schematically here in partial representation.
  • a bridge 30 has a bridge floor 31, one or more vertical, for example anchored at the bottom of a river 38 or the like Support pillars 33 and a number of tension elements 1 with Wiring existing wire strands 2.
  • the tension elements are at the end 1 in anchorages 35 connected laterally to the bridge and looking forward to what is not explained in detail, as these anchors on themselves are designed in a conventional manner. In any case, these end fittings are 6 less massive compared to those of the prior art and can therefore be in an aesthetically pleasing relationship with the rest Parts are kept.
  • a bridge railing 36 can also be seen.

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Abstract

Ein Zugelement (1), insbesondere zur Aufhängung von Bauteilen, ist mit einer Anzahl von einen Drahtstrang (2) bildenden, annähernd parallel angeordneten Drähten (3) versehen. Diese Drähte (3) sind an ihren Enden in je einem die auf den Drahtstrang (2) ausgeübten Zugkräfte aufnehmenden Endstück (6) verankert. Das Endstück (6) ist zumindest teilweise mit einer plastisch verformbaren, für die Aufnahme eines Drahtstrangendes dienenden Hülse (6b) versehen, wobei diese Hülse (6b) mit dem Drahtstrangende verpressbar ist. Damit wird eine rasche Verankerung des Drahtstranges im Endstück ermöglicht und es ist hierbei eine hohe Bruchlast gewährleistet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zugelement, insbesondere zur Aufhängung von Bauteilen, mit einer Anzahl von einen Drahtstrang bildenden, parallel angeordneten Drähten, die an ihren Enden in je einem die auf den Drahtstrang ausgeübten Zugkräfte aufnehmenden Endstück verankert sind, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Zugverspannungen aus hochfesten Drähten, die im Bauwesen zur Aufhängung von Bauteilen, beispielsweise als Schrägseile für Schrägseilbrücken, zur Verspannung von Dächern und zu anderen Zwecken verwendet werden, ermöglichen eine optisch leichte, filligrane Bauweise und sind auch montagetechnisch vorteilhaft, da das Gewicht der Einzelteile relativ klein ist. An die Zugelemente und ihre Verankerungen werden jedoch hohe Anforderungen gestellt. Eine standardisierte Fertigung ist nicht möglich, da projektbezogen geliefert werden muss. Meist braucht es in einem Projekt viele unterschiedliche Seildurchmesser, unterschiedliche Längen und verschiedenste Endverbindungen, wobei viele verbindliche Massangaben (z.B. für die vielen verschiedenen kurzen Seile) erst kurz vor der Montage ermittelt werden können.
Als Zugelemente werden Spiral- oder Litzenseile, oder aber auch Drahtstränge aus einer Anzahl von parallel angeordneten Drähten verwendet. Die letzteren weisen eine höhere Bruchlast als Spiralseile auf und zeichnen sich durch eine hohe Ermüdungsfestigkeit (sogenannte Dauerschwingfestigkeit) und einen hohen E-Modul aus (ohne dass ein aufwendiger, zeitintensiver, auf speziellen Zugmaschinen durchführbarer Reckvorgang erforderlich ist). Sie werden an ihrem Ende jeweils in einem die auf den Drahtstrang ausgeübten Zugkräfte aufnehmenden Endstück verankert, wobei die Endverbindung durch eine aufwendige Keilverankerung einzelner Drähte erfolgt. Eine derartige, in ihrem Aufbau recht komplizierte Verankerungsvorrichtung ist beispielsweise in der gattungsbildenden DE-A-34 37 107 offenbart.
Der vorliegenden Erfindung wurde demgegenüber die Aufgabe zugrundegelegt, ein montagetechnisch einfaches und kostengünstiges Zugelement der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine rasche Verankerung des Drahtstranges im Endstück ermöglicht und dennoch eine hohe Bruchlast gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch gelöst, dass das Endstück zumindest teilweise mit einer plastisch verformbaren, für die Aufnahme eines Drahtstrangendes dienenden Hülse versehen ist, wobei diese Hülse mit dem Drahtstrangende verpressbar ist.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Zugelementes bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es wurde bei dem erfindungsgemässen Zugelement überraschenderweise festgestellt, dass die Übertragung der vom Drahtstrang auf das Endstück ausgeübten Zugkräfte gegenüber derjenigen der bekannten Keilverankerungen genauso vollumfänglich gewährleistet ist, und mit diesem Zugelement eine sehr hohe Bruchlast erreicht wird.
Hierbei beträgt der Bruchlastverlust durch die plastische Deformation lediglich ca. 5%, was weniger ist, als der sogenannte Verseilverlust bei Spiral- oder Litzenseilen, der üblicherweise eine Bruchlastreduktion von ca. 10% ausmacht. Der Verseilverlust entfällt bei den geraden Drähten. Für eine bestimmte Bruchlast wird daher das Zugelement leichter und auch günstiger.
Aber auch die Fertigung des erfindungsgemässen Zugelementes ist einfacher, nicht nur weil die Spul- und Verseilvorgänge entfallen, sondern auch dadurch, dass kein Reckvorgang zum Erreichen eines erforderlichen E-Moduls notwendig ist, vor allem aber durch die einfache Verankerungsart. Dies ermöglicht eine einfache projektbezogene Herstellung und schnelle Lieferfähigkeit.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen Teil eines erfindungsgemässen Zugelementes in Seitenansicht,
Fig. 2
einen Querschnitt durch das Zugelement nach Fig.1 entlang der Linie II - II, und
Fig. 3
eine teilweise Ansicht einer Brücke unter Verwendung von erfindungsgemässen Zugelementen.
Gemäss Fig. 1 und Fig.2 umfasst ein erfindungsgemässes Zugelement 1 einen Drahtstrang 2, der aus einer Anzahl von geraden, parallel angeordneten Drähten 3 besteht. Je nach der erforderlichen Bruchkraft handelt es sich um mindestens sieben, oder aber auch um bis zu mehreren Hundert von Drähten 3. Als Material wird ein verzinkter oder mit Zink/Aluminium oder ähnlichem beschichteter Stahl, Chromnickelstahl oder Aluminium verwendet, so dass kein zusätzlicher Korrosionschutz erforderlich ist. Es können und werden selbstverständlich auch Drähte aus hochfestem Stahl bei einer Nennfestigkeit von ca. 1800 N/mm2 verwendet.
Vorzugsweise wird der Drahtstrang 2 aus Drähten 3 des gleichen Durchmessers (z.B. 2 oder 3mm) gebündelt, wodurch enorme logistische und herstellungstechnische Vorteile entstehen (weniger Lagerhaltung, kaum Restmengen oder gar Abfall, niedrigerer Einkaufspreis, schnellere Liefertermine, etc.). Für die Anfertigung des Drahtstranges 2 wird in nicht näher dargestellten Weise ein Draht 3 beim Abspulen ab einer Drahtspule durch einen Richtapparat gezogen, um eine vollkommen gerade Form zu erhalten. Danach werden die Drähte jeweils einzeln abgelängt. Die derart vorbereiteten Drähte werden dann so gebündelt, dass ein Drahtstrang 2 eines kreisförmigen Querschnitts gebildet wird. Somit entstehen - wie aus Fig.2 entnommen werden kann - geringe Zwischenräume 3', die jedoch nicht stören und keine Reduktion der Bruchlast bewirken. Bei einer exakten Bündelung würde im Prinzip eher ein sechseckiger Querschnitt entstehen.
Um die runde Querschnittsform des Drahtstranges 3 über seine Gesamtlänge zu halten, ist eine Anzahl von in einem Abstand voneinander angeordneten, über die Gesamtlänge verteilten Halteringen 4, 5 vorgesehen, von denen aus Fig. 1 lediglich zwei ersichtlich sind. Der Abstand richtet sich nach dem Drahtdurchmesser bzw. nach der Drahtanzahl und beträgt 500 bis 2000 mm.
Eine andere, aus der Zeichnung nicht ersichtliche Möglichkeit für das Beibehalten der runden Querschnittsform wäre eine Bandagierung aus einem praktisch beliebigen Material (Papier, Kunststoff, Runddraht, Flachdraht, etc.) Diese könnte eventuell einen neuen architektonischen Gestaltungsspielraum bieten.
Der Drahtstrang 3 ist mit seinem Drahtstrangende in einer Bohrung 7 des Endstückes 6 bzw. Endfittings verankert, welches mit einem entsprechenden Bauteil verbunden ist, und das die auf den Drahtstrang ausgeübten Zugkräfte aufnimmt und auf den Bauteil überträgt (selbstverständlich ist auch das andere, aus Fig. 1 nicht ersichtliche Drahtstrangende in analoger Weise in einem anderen Endstück verankert). Für die Verbindung mit dem Bauteil kann das Endstück 6 bzw. sein Teil 6a beispielsweise mit einem Gewinde versehen sein, oder aber auch als ein konventionelles Verbindungsstück mit einer Oese, einer Gabel oder anderen Verbindungselementen ausgebildet sein.
Für die Verankerung ist das Endstück 6 mit einer plastisch verformbaren Hülse 6b versehen, in deren Bohrung 7 das ebenfalls runde Drahtstrangende eingesetzt ist und durch radiales Zusammenpressen der Hülse 6b kraftschlüssig gehalten wird. Das Verhältnis der Länge der durch das Hülsenloch gebildeten zylindrischen Anpressfläche zu dem Aussendurchmesser des Drahtstranges 2 beträgt optimalerweise zwischen 4 bis 8. So ist zum Beispiel bei einem Durchmesser des Drahtstranges von 16 mm die Länge der Anpressfläche des Hülsenloches 90 bis 100 mm gewählt.
In Fig.2 sind die plastischen Deformationen 9 an der Innenseite der Hülse 6b zur Illustration veranschaulicht. Selbstverständlich können sich auch die Drähte beim Verpressen in einem gewissen Masse deformieren.
Wie bereits erwähnt, ist die Verwendung von Drähten eines einzigen Durchmessers besonders vorteilhaft, es könnten allerdings auch verschiedene Durchmesser eingesetzt werden.
Dank dem Entfallen von Verseilverlusten und der nur geringen Bruchlastreduktion bei der Verankerung des Drahtstrangendes durch Zusammenpressen der Endstückhülse kann dieselbe Festigkeit mit dünnen bzw. hochfesteren Drähten erreicht werden.
Die einfache Herstellung des erfindungsgemässen Zugelementes (keine Spul- und Verseilvorgänge, kein Reckvorgang, einfache Verankerung der Drahtstrangenden in den Endstücken) ist nicht nur was Kosten anbelangt vorteilhaft, sondern sie bringt auch eine grosse Flexibilität, d.h. die Möglichkeit einer raschen, projektbezogenen Produktion mit sich. Von Bedeutung sind auch die lagertechnischen Vorteile; eine Lagerhaltung von diversen Seilen ist nicht mehr notwendig.
Gemäss Fig.3 eignen sich die erfindungsgemässen Zugelemente 1 ganz besonders als Schrägseile bzw. Schrägkabel für eine Schrägseilbrücke 30, die vorliegend schematisch in teilweiser Darstellung veranschaulicht ist. Eine solche Brücke 30 weist einen Brückenboden 31, einen oder mehrere vertikale, beispielsweise am Boden eines Flusses 38 oder dergleichen verankerte Stützpfeiler 33 sowie eine Anzahl von Zugelementen 1 mit aus Drähten bestehenden Drahtsträngen 2 auf. Endseitig sind die Zugelemente 1 in seitlich mit der Brücke verbundenen Verankerungen 35 gehalten und gespannt, was nicht näher erläutert ist, da diese Verankerungen auf an sich herkömmliche Weise ausgestaltet sind. Jedenfalls sind diese Endfittinge 6 im Vergleich zu denjenigen nach dem Stand der Technik weniger massiv und können daher in einem ästhetisch schönen Verhältnis zu den übrigen Teilen gehalten werden. Ferner ist noch ein Brückengeländer 36 ersichtlich.
Die Erfindung ist mit den obigen Ausführungen ausreichend dargetan. Sie könnte jedoch noch durch weitere Varianten veranschaulicht sein. So eignen sich diese Zugelemente für alle Art von insbesondere architektonischen Anwendungen, sei es als tragende Elemente aber auch als solche für Zugelemente bei Geländern oder ähnlichem. Die Endstücke könnten im Prinzip auch durchgehend aus einer verformbaren Hülse bestehen.

Claims (11)

  1. Zugelement, insbesondere zur Aufhängung von Bauteilen, mit einer Anzahl von einen Drahtstrang (2) bildenden, annähernd parallel angeordneten Drähten (3), die an ihren Enden in je einem die auf den Drahtstrang (2) ausgeübten Zugkräfte aufnehmenden Endstück (6) verankert sind, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Endstück (6) zumindest teilweise mit einer plastisch verformbaren, für die Aufnahme eines Drahtstrangendes dienenden Hülse (6b) versehen ist, wobei diese Hülse (6b) mit dem Drahtstrangende verpressbar ist.
  2. Zugelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtstrang (2) aus einer Anzahl, vorzugsweise zwischen sieben und mehreren hundert parallel zueinander angeordneten, eine gerade Form aufweisenden Drähten (3) gebildet ist.
  3. Zugelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (3) aus hochfestem Stahl bei einer Nennfestigkeit von ca. 1800 N/mm2 verwendbar sind.
  4. Zugelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (3) derart gebündelt sind, dass ein Drahtstrang (2) eines annähernd kreisförmigen Querschnitts gebildet ist, wobei Mittel (4, 5) zum Beibehalten der runden Querschnittsform über die Gesamtlänge des Drahtstranges (2) vorgesehen sind.
  5. Zugelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel durch über die Gesamtlänge des Drahtstranges (2) verteilte, voneinander beabstandete Halteringe (4, 5) gebildet sind.
  6. Zugelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel durch eine Bandagierung gebildet sind.
  7. Zugelement nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die das im Querschnitt runde Drahtstrangende aufnehmende Hülse (6b) bei der plastischen Verformung radial zusammendrückbar ist.
  8. Zugelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtstrang (2) durch den gleichen Durchmesser aufweisende Drähte (3) gebildet ist.
  9. Zugelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (1) als ein Schrägseil bzw. Schrägkabel für Schrägseilbrücken vorgesehen ist.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Zugelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Anfertigung des Drahtstranges (2) die Drähte (3) jeweils beim Abspulen ab einer Drahtspule durch einen Richtapparat gezogen werden, um eine gerade Form dieser Drähte zu erhalten, dass anschliessend die Drähte (3) jeweils vorzugsweise einzeln abgelängt und hernach zu einem Drahtstrang (2) gebündelt werden, der dann endseitig mit einem Endstück (6) verpresst wird.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Zugelementes nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtstrang (2) zu einem annähernd kreisförmigen Querschnitt gebildet wird.
EP02405880A 2002-10-15 2002-10-15 Zugelement, insbesondere zur Aufhängung von Bauteilen, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung Withdrawn EP1411170A1 (de)

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