NL8600369A

NL8600369A - Inrichting voor het verankeren van een trekelement, alsmede werkwijze voor het vervaardigen van voorgespannen beton.

Info

Publication number: NL8600369A
Application number: NL8600369A
Authority: NL
Original assignee: Akzo Nv
Priority date: 1986-02-14
Filing date: 1986-02-14
Publication date: 1987-09-01

Description

AKU 1989 L· - r « i

Inrichting voor het verankeren van een trekelement, alsmede werkwijze voor het vervaardigen van voorgespannen beton.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het verankeren van tenminste één langwerpig trekelement uit een met vezels versterkte kunststofmatrix, welke inrichting een in een voor het uitoefenen van een uitwendige trekkracht in langsrich-ting van het trekelement uitgevoerd verankeringshuis aangebracht klemorgaan bevat, waarbij hetklemorgaan en het verankeringshuis of een daarmee gekoppeld element zijn voorzien van met elkaar samenwerkende ten opzichte van het trekelement hellende kontakt-vlakken voor het overbrengen van de uitwendige trekkracht op het trekelement, welke hellende vlakken onder een scherpe hoek zijn geplaatst met de lengterichting van het zich vanaf de binnenzijde van de inrichting naar een andere bevestigingsplaats uitstrekkend· trekeiement, in het- bijzonder voor toepassing in voorgespannen beton.

Voorts omvat de uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van voorgespannen beton.

Een dergelijke verankeringsinrichting is met name bekend uit Fig.

1 van EP 0 025 856. Bij het verankeren van voorgespannen trek-elementen treedt in de verankeringsinrichting een verloop van de in het trekelement heersende trekkracht op. Op de plaats in de verankeringsinrichting waar het trekelement het klemorgaan onder de volle trekbelasting of voorspankracht verlaat, d.w.z. aan de binnenzijde van de verankeringsinrichting, heerst de maximale trekkracht in het trekelement. Op de plaats aan de andere zijde, kopzijde genoemd, van de verankeringsinrichting waar het trekelement in spanningsloze toestand het klemorgaan binnentreedt, heerst nagenoeg geen trekkracht in het trekelement. De grootte van de trekkracht in het door het klemorgaan vastgeklemde trekelement verloopt derhalve van een maximale waarde nabij de binnenzijde naar een waarde nihil nabij de kopzijde van de verankeringsinrichting. De in de lengterichting van het trekelement optredende trekkracht wordt door de wrijving tussen het trek- v ί Λ Λ S λ 9 v O v ** w w * i' - i AKU 1989 2 element en het klemorgaan op het verankeringshuis overgebracht. Daarbij worden ter plaatse van het aanrakingsoppervlak tussen het trekelement en het klemorgaan dwarskrachten uitgeoefend, die haaks op de lengterichting van het trekelement zijn gericht en waarvan de grootte afhankelijk is van de trekkrachten. Dientengevolge zal in het algemeen aan de binnenzijde van het veranke-ringsorgaan een ongunstige twee-assige spanningstoestand in het trekelement heersen ten gevolge van de combinatie van een maximale trekkracht en een maximale dwarskracht. Vanaf de binnenzijde naar de kopzijde van het verankeringselement worden zowel de trekkracht als de dwarskracht in het trekelement geleidelijk kleiner. Bij toepassing van conventionele trekelementen uit staal is de genoemde ongunstige spanningstoestand aan de binnenzijde van het verankeringselement niet bezwaarlijk aangezien stalen trekelementen voldoende homogeen zijn om zowel in langs-als in dwarstichting een grote kracht te kunnen opnemen. Naast diverse voordelen bezitten de trekelementen uit een met vezels in de vorm van eindloze filamenten versterkte kunststofmatrix- ten opzichte van stalen trekelementen het nadeel, dat zij zachter zijn, zodat de genoemde grote dwarskracht een te grote plaatselijke vervorming van het trekelement kan veroorzaken. In kombi-natie met de genoemde grote trekkracht kan daardoor de kans op breuk van een trekelement uit kunststof aan de binnenzijde van de verankeringsinrichting aanzienlijk worden. Ter vermindering van het probleem met de ongunstige spanningstoestand aan de binnenzijde van de verankeringsinrichting is in EP 0 025 856 voorgesteld een dwarskrachtbegrenzer in te bouwen, waarvoor verschillende uitvoeringsvormen worden beschreven.

De verankeringsinrichting volgens Fig. 1 van EP 0 025 856, die in het bijzonder bestemd is voor het verankeren van trekelementen uit een met vezels, zoals glas- of koolstofvezels, versterkte kunstofmatrix, bezit een verankeringshuis, dat inwendig conisch is. In het conische huis bevindt zich een conisch klemorgaan uit kunststof. Tussen de vaste bodem aan de binnenzijde van het verankeringshuis en het klemorgaan bevindt zich een bufferlaag uit een samendrukbare kunststof, zoals polyvinylchloride. Symmetrisch ten opzichte van de langsas bevinden zich in de ver-

n £ ft Λ ” ':X Q

$ 0 y V c ^ ί~ ϊ 3 AKÜ 1989 ankeringsinrichting een aantal trekelementen. Bij het gebruik van de verankeringsinrichting volgens Fig. 1 van EP 0 025 856 moeten na het aanbrengen van de bufferlaag de trekelementen met behulp van een spaninrichting op de gewenste voorspanning worden gebracht en gehouden. Vervolgens moet het klemorgaan worden gevormd door een, eventueel met vulmiddelen of vezels versterkte, vloeibare epoxyhars in de conische boring van het verankeringshuis te gieten. Daarna moet gewacht worden tot de hars voldoende is uitgehard, waarbij de spaninrichting in werking blijft. Tijdens het uitharden van de epoxyhars hechten de trekelementen zich vast en onlosmakelijk aan het klemorgaan. Na het uitharden van de hars kan de door spanningrichting uitgeoefende spankracht, bijvoorkeur geleidelijk, worden verminderd. Daarbij verschuift het dan harde conische klemorgaan samen met de daarin onlosneembaar vastgegoten trekelementen ten opzichte van het huis naar de binnenzijde van de verankeringsinrichting, waarbij de bufferlaag wordt samengedrukt en tenslotte als een "harde" aanslagplaat werkt. Daardoor wordt bereikt dat het klemorgaan in voldoende mate in dwarsrichting wordt samengedrukt om de trekelementen vast te houden, waarbij tevens de grootte van de dwars op de lengterichting van de trekelementen werkende dwarskrachten wordt beperkt .

Hoewel met de verankering volgens Fig. 1 van EP 0 025 856 voor het verankeren van met vezels versterkte trekelementen uit kunststof onder omstandigheden redelijke resultaten bereikbaar zijn, bezit die bekende verankering een aantal nadelen. In de eerste plaats is het gieten van het klemorgaan betrekkelijk moeilijk, in het bijzonder bij lagere temperaturen, aangezien men speciale voorzieningen, zoals afdichting, moet treffen. Ook kan de stand van de gietholte, namelijk horizontaal, vertikaal of een willekeurige andere stand, tot problemen bij het gieten aanleiding geven. Voorts moet men zich realiseren, dat het gieten veelal op een of ander bouwwerk onder moeilijke werk- en/of weersomstandigheden zal moeten plaatsvinden, waarbij elke complicatie extra moeilijkheden, vertragingen of fouten kan veroorzaken, die de kwaliteit van een bouwwerk met voorgespannen betonelementen in ongunstige zin kunnen beïnvloeden. Verder vereist het gieten van

v . 'J ' 'J

4 AKU 1989 i· ·ϊ de klemorganen uit epoxyhars speciale scholing van het personeel. Een* ander nadeel wordt gevormd door het feit, dat de spaninrichting moet blijven werken tot de hars voldoende is uitgehard. Dit laatste veroorzaakt niet alleen tijdsverlies, maar geeft tevens kans op ernstige fouten, wanneer de spaninrichting reeds buiten werking zou worden gesteld op een tijdstip dat de hars nog onvoldoende is verhard. De bekende verankering is bovendien weinig economisch omdat zij slechts éénmalig kan worden gebruikt, met name omdat deze verankering in het betonelement wordt vastgegoten en omdat men het uitgeharde klemorgaan niet opnieuw kan·, gebruiken.

De verankeringen volgens Fig. 2, 3, 4 en 5 van EP 0 025 856 bezitten in hoofdzaak dezelfde nadelen als die welke zijn besproken voor de uitvoering volgens Fig. 1 van EP 0 025 856.

De verankering volgens Fig. 6 van EP 0 025 856 bevat weliswaar ook een bufferlaag als dwarskrachtbegrenzer maar die uitvoering is niet van het in- de aanhef vermelde type. Een belangrijk -nadeel van de verankering volgens Fig. 6 van EP 0 025 856 bestaat hierin, dat de met vezels versterkte trekelementen uit kunststof in direct contact staan met en worden vastgeklemd door een zwaar uitgevoerd klemorgaan uit staal of aluminium. Daardoor kunnen de zachtere kunststof trekelementen gemakkelijke worden beschadigd met als gevolg een grotere kans op breuk onder invloed van de grote trekkracht en de weliswaar begrensde maar toch nog aanzienlijke dwarskracht. Om het metalen klemorgaan en in het ver-ankeringshuis is een als bufferlaag fungerende uit samendrukbare kunststof bestaande mantel aangebracht, die met behulp van een aantal bouten en moeren onder de juiste druk moet worden gezet. De genoemde mantel kan uit meerdere afzonderlijke lagen zijn opgebouwd. Het opwekken van de dwarskracht door middel van bouten is moeilijk controleerbaar. De opgewekte kracht hangt namelijk af van de stijfheid van de platen, de stijheid van de bouten en de wrijving tussen bout en moer. Bovendien is onbekend of de vlakken al dan niet goed aansluiten. De uitvoering van deze bekende verankering alsmede het gebruik daarvan in de praktijk ^ “w* .¾ Λ •\ *. y AKÜ 1989 * * 5 worden daardoor betrekkelijk gecompliceerd. Aangezien ook deze bekende uitvoering in het voorgespannen betonelement wordt vastgegoten is zij slechts éénmalig bruikbaar.

Voor wat betreft de stand van de techniek wordt voorts nog gewezen op DE 2 515 423. Daarin wordt een verankeringsinrichting beschreven voor een plat trekelement dat is opgebouwd uit 31 stalen draden met een diameter van 1 mm, die zijn ingebed in kunststof en zijn omgeven door een dichte mantel. Het trekelement wordt vastgeklemd tussen twee kennelijk uit relatief hard materiaal, zoals staal, bestaande klemorganen, die aan hun buitenzijden wigvormige klemvlakken bezitten, die samenwerken met overeenkomstige vlakken van het stalen verankeringshuis. Ter vermindering van de kans op beschadiging en breuk van het trekelement is tussen het trekelement en de twee klemorganen over de gehele inklemlengte een extra klemorgaan in de vorm van een soort bufferlaag aangebracht, die bijvoorbeeld uit aluminium-plaat of uit een laag elastomeer materiaal, zoals rubber-of kunststof, kan bestaan. De betrekkelijk dikke bufferlagen aan beide kanten van het trekelement bewerkstelligen een meer gelijkmatige overdracht van de dwarskracht tussen het trekelement en de klemorganen en de dwarskracht zal over gehele lengte ongeveer constant zijn. Een dergelijke bufferlaag zal echter niet verhinderen, dat de dwarskracht aan de binnenzijde van de ver-ankeringsinrichting een vrijgrote waarde heeft evenals de trekkracht, zodat de in het voorgaande vermelde ongunstige 2-assige spanningstoestand kan optreden. Afgezien van de complicatie en extra kosten van het genoemde extra klemorgaan in de vorm van een bufferlaag, in het bijzonder bij toepassing van een groot aantal trekelementen, hetgeen in de praktijk eerder regel dan uitzondering zal zijn, zullen de daardoor aanwezige extra lagen de kans op kruip vergroten.

In NL 7 702 741 wordt een verankeringsinrichting voor een met glasvezels versterkt kunststof trekelement beschreven, hetwelk tenminste in het gebied, waar de trekkracht wordt ingeleid, is opgebouwd uit een aantal lagen, tussen ieder waarvan metalen wiggen zijn aangebracht. Ook bij de verankeringsinrichting vol- * · ; ·:: ü S' * AKÜ 1989 6 gens NL 7 702 7 41 zal de dwarskracht maximaal zijn ter plaatse van de binnenzijde, hetgeen ongunstig is. Voorts zal het grote verschil in hardheid tussen de metalen wiggen en het trekelement uit kunststof grote kans op beschadiging van het trekelement geven, waardoor gemakkelijk breuk kan ontstaan.

Voorts wordt nog gewezen op GB 1 139 841, waarin een inrichting wordt beschreven voor het bevestigen van een touw, dat bestaat uit een groot aantal evenwijdige filamenten. Aan het te bevestigen einde wordt het touw gespleten tot een ringvorm met behulp van een in de kern van het touweinde gedreven losse conus. Het ringvormige touweinde wordt met behulp van een moer vastgeklemd tussen de conische wand van een huis en de losse conus. Teneinde het volume van de ringvorm bij toenemende diameter constant te houden bezitten de beide samenwerkende conussen een zodanig verschillende hellingshoek, dat de ringspleet bij toenemende diameter. smaller wordt. Deze verankeringsinrichting is van een geheel ander type, met name omdat daarbij het trekelement tussen het klemorgaan en het verankeringshuis wordt verankerd. Deze inrichting is niet bruikbaar voor het verankeren van met vezels versterkte kunststof trekelementen bij het vervaardigen van voorgespannen beton.

DE 1 609 722 toont een inrichting voor het verankeren van een aantal draden in een bouwelement. De aan hun einden van verdikkingen voorziene draden worden daartoe in uiteengespreide toestand in een betrekkelijk wijde boring in het bouwelement aangebracht. De boring wordt daarna opgevuld met een gietmassa uit metaalkorrels en een, eventueel thermoplastisch, bindmiddel. Een dergelijk systeem is ongeschikt voor het verankeren van met vezels versterkte kunststoftrekelementen bij het vervaardigen van voorgespannen beton.

De uitvinding beoogt een verankeringsinrichting van het in de aanhef vermelde type te verschaffen waarbij genoemde nadelen zijn ondervangen. De verankeringsinrichting volgens de uitvinding is hierdoor gekenmerkt, dat het verankeringshuis en het klemorgaan zodanig zijn uitgevoerd, dat tijdens het voorspannen onder uit- ^ ;Λ *ι ^

V - ·..· . - / j · J

AKU 1989 7 oefening van een uitwendige trekkracht ter grootte van 50% van de breukbelasting van het trekelement de dwars op de lengterichting van het trekelement uitgeoefende dwarskracht vanaf de binnenzijde naar de kopzijde van de verankeringsinrichting toeneemt, bijvoorkeur geleidelijk, of dat de bij het toenemen van de door de genoemde uitwendige trekkracht opgewekte drukkracht op een in grootte toenemend oppervlak werkzaam is en dat de toename van dat oppervlak plaatsvindt in de richting van de binnenzijde van de inrichting.

Een eenvoudige uitvoeringsvorm van de verankeringsinrichting is volgens de uitvinding hierdoor gekenmerkt, dat in onbelaste toestand van de inrichting van de genoemde samenwerkende hellende kontaktvlakken de scherpe hellingshoek ai van het verankerings-huis kleiner is dan de scherpe hoek 02 van het klemorgaan, bij voorkeur is daarbij de hoek ai 0,1“ tot 3,0“ kléiner dan de hoek a2. Een doelmatige uitvoeringsvorm van de verankeringsinrichting ia volgens de uitvinding hierdoor gekenmerkt, dat in onbelaste toestand van de inrichting in dwarsrichting de hoogte van de ruimte voor het opnemen van het versterkingselement aan de binnenzijde van de inrichting groter is dan de dikte van het versterkingselement. Gunstige resultaten zijn bereikt met een verankeringsinrichting, die volgens de uitvinding hierdoor is gekenmerkt, dat het klemorgaan uit een thermoplastische kunststof is gevormd, zoals nylon 6, nylon 6,6, polyester, polypropyleen of polyetheen, terwijl het verankeringshuis uit metaal is gevormd, zoals gelegeerd konstruktiestaal. Ook kan het klemorgaan uit een thermohardende kunststof bestaan. Bij voorkeur is de hardheid van het uit kunststof bestaande klemorgaan kleiner, in het bijzonder 10 tot 15% kleiner, dan de hardheid van het trekelement gemeten volgens de Shore-D hardheidsmeting.

Een eenvoudige uitvoeringsvorm van de inrichting is volgens de uitvinding hierdoor gekenmerkt, dat in het verankeringshuis het hellende vlak is gevormd door een conische boring met een naar de binnenzijde kleiner wordende binnendiameter en dat het klemorgaan is gevormd door een met de conische boring in het verankeringshuis samenwerkende conus, die uit twee of meer delen kan bestaan met een uitsparing voor het opnemen van een trekelement 8600369 * c 8 AKU 1989 aan de onderlinge grensvlakken van de delen. Met voordeel is de inrichting volgens de uitvinding hierdoor gekenmerkt, dat in onbelaste toéstand van de inrichting aan de binnenzijde een wijdere spleet tussen de conische oppervlakken van het veranke-ringshuis en het klemorgaan aanwezig is dan aan de andere zijde. Bijvoorkeur bezit het verankeringshuis in de richting dwars op de lengte van het trekelement een grotere stijfheid dan het klemorgaan .

Een praktische uitvoeringsvorm van de inrichting is volgens de uitvinding hierdoor gekenmerkt, dat in het verankeringshuis het hellende vlak is gevormd door een wigvormig vlak met een naar de binnenzijde kleiner wordende hoogte en dat het klemorgaan is gevormd door een met het wigvormige vlak in het verankeringshuis samenwerkend één of meerdelig wigvormig lichaam. Met voordeel is daarbij volgens de uitvinding in onbelaste toestand van de inrichting, aan de binnenzijde een wijdere spleet tussen de wigvormige oppervlakken van het verankeringshuis en het klemorgaan aanwezig dan aan de andere zijde.

Bij toepassing van de verankeringsinrichting volgens de uitvinding wordt bereikt dat de aan de binnenzijde door het klemorgaan op het trekelement uitgeoefende dwarskracht slechts klein of nagenoeg nihil is. Voorts verloopt bij de uitvoering volgens de vinding de grootte van de dwarskracht op het trekelement geleidelijk van een zeer kleine waarde of nagenoeg nul aan de binnenzijde tot een maximale waarde aan de andere of kopzijde van het verankeringselement. Met de verankeringsinrichting volgens de uitvinding is derhalve bereikbaar dat nabij de binnenzijde van de verankeringsinrichting op het trekelement naast de onvermijdelijk optredende maximale trekkracht slechts een minimale dwarskracht optreedt. Aan de binnenzijde van de verankeringsinrichting ontstaat daarbij dus een gunstige nagenoeg éénassige span-ningstoestand.

Ook aan de andere zijde of kopzijde van de verankeringsinrichting ontstaat een vrij gunstige belastingssituatie in het trekelement, omdat aldaar weliswaar de dwarskracht maximaal is maar de trekkracht nagenoeg nul is. Een ander voordeel van de verankeringsinrichting volgens de vinding bestaat hierin, dat zij niet in het -7} > i\ ί'ι 7 7 Λ 4 · -J v 0 s 9 AKTJ 1989 beton hoeft te worden ingegoten en derhalve vele malen opnieuw kan worden gebruikt, waardoor de kosten van gebruik sterk worden gereduceerd. Door het ontbreken van speciaal in te stellen dwars-krachtbegrenzers of andere hulpmiddelen is de verankeringsin-richting bijzonder eenvoudig te vervaardigen. Ten gevolge van de eenvoudige uitvoering en constructie kan de verankeringsin-richting volgens de uitvinding probleemloos in de praktijk worden toegepast zonder extra instructies voor het personeel.

Een gunstige uitvoeringsvorm van de verankeringsinrichting is volgens de uitvinding hierdoor gekenmerkt, dat het trekelement is gevormd door een matrix op basis van een thermohardende kunststof, zoals epoxyhars en/of bismaleïnimidehars of onverzadigde polyesterhars, met daarin meer dan 5000, in het bijzonder meer dan 20 000, nagenoeg evenwijdige continue filamenten uit een materiaal, dat is geselecteerd uit de groep van aromatische polyamiden, zoals polyparafenyleentereftaalamide, of koolstof of glas of via oplosmiddelspinnen vervaardigd polyetheen,-polyvinyl-Icohol of polyacrylonitril. Bij voorkeur wordt een trekelement gebruikt waarvan de doorsnede dwars op de lengterichting een in hoofdzaak rechthoekige vorm bezit, aangezien daarbij een relatief groot kontaktoppervlak aanwezig is. Echter bij de verankerings-inrichting volgens de uitvinding kan ook goed worden gewerkt met een trekelement, waarvan de doorsnede dwars op de lengterichting in hOofdzaak cirkelvormig is.

De uitvinding omvat eveneens een werkwijze voor het vervaardigen van voorgespannen beton, waarbij na het in een vorm aanbrengen van de door tenminste één langwerpig trekelement gevormde wapening uit een met vezels versterkte kunststofmatrix betonmortel in de vorm wordt gestort en ieder trekelement vóór het verharden van de betonmatrix door het daarop uitoefenen van een uitwendige trekkracht wordt voorgespannen en de uitwendige trekkracht wordt opgeheven na verharding van de betonmatrix, en waarbij de beschreven inrichting volgens de uitvinding wordt toegepast.

/% '·\ *: ·-* fy d ' ·' V j 10 AKU 1989

Bij toepassing van een trekelement met een rechthoekige dwarsdoorsnede is volgens de uitvinding met voordeel de verhouding van de dikte en de breedte kleiner dan 1:2, en in het bijzonder bedraagt die verhouding 1:8 tot 1:90. In de praktijk kan het trekelement bijvoorbeeld bestaan uit een strip met een dwarsdoorsnede van 20 x 1,3 mm uit een matrix van epoxyhars met daarin 100 000 eindloze filamenten met ieder een diameter van ca. 12 μπι en gevormd uit polyparafenyleentereftaalamide. De breukbelasting van het laatstgenoemde trekelement bedraagt ongeveer 35 kN.

D'e- scherpe hoek a, die de genoemde met elkaar s’amenwerkende hellende vlakken van het verankeringshuis en het klemorgaan met de lengterichting van het trekelement maken bedraagt, af gezien van het onderlinge verschil in hellingshoek, ongeveer Q,5W tot 15u.

De uitvinding omvat eveneens voorgespannen betonconstructies of -eXem.en.ten, die. voXgens de werkwijze van de uitvinding zijn vervaardigd.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de schematische tekening.

Fig. 1 toont een uitvoeringsvorm van de verankeringsinrichting volgens de uitvinding.

Fig. 2 toont een doorsnede volgens de lijn II-II van Fig. 1.

Fig. 3 en 4 tonen schematisch het verloop van de trekkracht en de dwarskracht in een trekelement in de verankeringsinrichting volgens de uitvinding.

Fig. 5 en 6 tonen schematisch het verloop van de trekkracht en van de dwarskracht in een trekelement in verankerings-inrichtingen volgens de stand van de techniek.

Fig. 7 toont een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding. Fig. 8 en 9 tonen doorsneden volgens de lijnen VIII-VIII en IX-IX

Fig. 10 toont nog een andere uitvoeringsvorm.

Fig. 11 en 12 tonen doorsneden volgens de lijnen XI-XI en XII-XII.

Fig. 13 en 14, 15 en 16, 17 en 18, 19, 20 en 21 tonen ook nog een aantal andere uitvoeringsvormen.

; o o B

11 AKU 1989

In Fig. 1 en 2 zijn schematisch een langsdoorsnede en een dwarsdoorsnede getekend van een eerste uitvoeringsvorm van de veran-keringsinrichting volgens de uitvinding. Het verankeringshuis 1 uit gelegeerd konstruktiestaal bezit daarbij een conische boring 2, waarbij de hellingshoek van de boring is aangegeven met de hoek αχ. In de boring 2 bevinden zich twee uit nylon-6 bestaande halve conussen 3 en 4, waarvan de hellingshoek a2 bedraagt en die samen een klemorgaan vormen voor het trekelement in de vorm van de platte strip 5. Aan het verankeringshuis is een kraag 6 gevormd, waarop met behulp van een niet getekende hydraulische of mechanische inrichting een uitwendige trekkracht in de richting van de pijlen 7 kan worden uitgeoefend. Doordat volgens de uitvinding de hellingshoek αχ van de conische boring 2 in het verankeringshuis 1 kleiner is dan de hellingshoek a2 van de conussen 3 en 4 is in de getekende onbelaste toestand van de verankerings-inrichting een ringvormige spleet 8 aanwezig tussen hét conische buitenoppervlak van het klemorgaan 3,4 en de conische'boring 2 in het verankeringshuis 1. Het trekelement 5 steekt over een afstand van bijvoorbeeld 5 mm buiten de kopzijde 9 van de ver-ankeringsinrichting uit en strekt zich dan dwars door het klemorgaan uit in een in de conussen 3,4 gevormde uitsparing naar de binnenzijde 10 van de verankeringsinrichting. vanaf de binnenzijde 10 strekt het trekelement 5 zich uit door een niet getekende vorm naar een niet getekend vast punt, dat afhankelijk van het te vervaardigen betonelement meerdere meters van de binnenzijde 10 verwijderd kan zijn.

Tijdens het voorspannen van het trekelement 5 wordt daarop een geleidelijk toenemende trekkracht in de richting van de pijl 11 uitgeoefend. Zoals reeds is vermeld wordt de trekkracht geïnitieerd door op het verankeringshuis 1 een uitwendige trekkracht in de richting van de pijlen 7 uit te oefenen. Laatstgenoemde uitwendige trekkracht wordt via druk- en wrijvingskrachten op de samenwerkende hellende vlakken van de conische boring 2 en de halve conussen 3,4 van het klemorgaan overgebracht. De in de richting van de pijlen 12 gerichte dwarskrachten veroorzaken in de lengterichting van het trekelement 5 gerichte wrijvings- 12 AKU 1989 krachten, die in het klemorgaan gericht zijn volgens de pijl 13. Wanneer tijdens het voorspannen een bepaalde nog niet maximale uitwendig© trekkracht Fi op het verankeringshuis 1 wordt uitgeoefend en derhalve ook op het trekelement 5 een trekkracht Fi wordt uitgeoefend dan zal onder invloed van de drukkrachten tussen de genoemde conische vlakken de spleet 8 over een deel 14 van de lengte, tengevolge van de vervorming van de uit nylon-6 bestaande conussen 3,4 van het klemorgaan geleidelijk worden dichtgedrukt (zie Fig. 3). In Fig. 3 is langs de horizontale as de axiale lengte van de samenwerkende hellende vlakken van het verankeringshuis 1 en het klemorgaan 3,4 uitgezet. Langs de ver-tikale as is in Fig.3 schematisch de grootte van de volgens de pijlen 12 gerichte dwarskrachten uitgezet. In Fig. 3 zijn ook de plaatsen van de kopzijde 9 en de binnenzijde 10 met pijlen aangegeven. Aangezien bij het uitoefenen van de niet-maximale trekkracht Fi de spleet 8 over de lengte 14 wordt dichtgedrukt zal over het resterende gedeelte 15 nog wel een spleet aanwezig zijn. over het gedeelte 15 waar nog een spleet aanwezig is kan-geen dwarskracht op het trekelement 5 worden uitgeoefend. Daardoor zal bij het uitoefenen van de uitwendige trekkracht Fi de dwarskracht in het trekelement 5 verlopen volgens de met (Fi) aangegeven lijn in Fig. 3. Wanneer de maximale uitwendige trekkracht F2 op het verankeringshuis 1 en op het trekelement 5 wordt uitgeoefend wordt de spleet 8 over de gehele lengte 16 van de samenwerkende hellende vlakken dichtgedrukt, zodat over de gehele axiale lengte 16 van het klemorgaan dwarskrachten op het trekelement 5> worden uitgeoefend. Daardoor zal bij het uitoefenen van de uitwendige trekkracht F2 de dwarskracht in het trekelement 5 verlopen volgens de met (F2) in Fig. 3 aangegeven lijn. Doordat bij het opvoeren van de uitwendige trekkracht of voorspankracht de spleet 8 steeds verder wordt dichtgedrukt werkt de door die uitwendige trekkracht opgewekte drukkracht op een toenemend oppervlak, waarbij die toename van het oppervlak plaatsvindt in de richting van de binnenzijde 10 van de verankeringsinrichting. Uit het verloop van de lijn (F2) in Fig. 3 blijkt dat de op het trekelement 5 werkende dwarskracht aan de binnenzijde 10 aanzienlijk kleiner is dan nabij het kopeinde 9 van de verankeringsinrichting. Uiteraard is het ook mogelijk de wijdte van de spleet ·»* :· r» " J ’i

J , J

f * 13 AKU 1989 8, die door het verschil tussen «χ en α2 wordt bepaald, zodanig te kiezen, dat de dwarskracht op het trekelement juist nagenoeg nul is aan de binnenzijde 10 als de uitwendige trekkracht maximaal is. Laatstgenoemde situatie is in de met Fig. 3 overeenkomstige Fig. 4 voorgesteld. In Fig. 4 is het verloop van de grootte van de dwarskracht in het trekelement met een ononderbroken lijn getekend, terwijl het verloop van de trekkracht in het trekelement met een onderbroken lijn is getekend. Uit Fig. 4 blijkt, dat aan de binnenzijde 10. de dwarskracht in het trekelement gelijk is aan nul en dat aan de kopzijde 9 de dwarskracht maximaal is. Voorts blijkt uit Fig. 4 dat aan de binnenzijde 10 de trekkracht in het trekelement maximaal is en dat die trekkracht aan de kopzijde 9 nihil is. Met de situatie volgens Fig. 4 ontstaat in het trekelement 5 aan de binnenzijde 10 een bijzonder gunstige éénassige spanningssituatie, omdat bij de onvermijdelijk aldaar optredende maximale waarde van dë trekkracht in het geheel geen dwarskracht op het trekelement werkt.

Ter illustratie van het effekt van de uitvinding en ter verduidelijking zijn in Fig. 5 en 6 nog enkele met Fig. 3 en 4 overeenkomstige krachtsverloop diagrammen getekend voor niet volgens de uitvinding uitgevoerde verankeringsinrichtingen. De dwarskrachten in de trekelementen zijn daarbij wederom met ononderbroken lijnen getekend, terwijl de trekkrachten in de trekelementen met onderbroken lijnen zijn getekend.

Fig. 5 toont het krachtsverloop dat kan ontstaan bij een ver-ankeringsinrichting van het type van Fig. 1 en 2, maar dan uitgevoerd met samenwerkende hellende conisch vlakken, die dezelfde hellingshoek hebben, d.w.z. αχ=α2 en in onbelaste toestand is er nooit een in wijdte verlopende spleet tussen de samenwerkende hellende vlakken. Het resultaat zal zijn dat bij het opvoeren van de uitwendige trekkracht de hellende vlakken voortdurend over hun volle lengte tegen elkaar drukken. In Fig. 5 is het krachtsverloop getekend bij het uitoefenen van de maximale uitwendige trekkracht of voorspankracht op het trekelement. Daaruit blijkt dat de dwarskracht in het trekelement over de verankering nagenoeg hetzelfde verloop vertoont als de trekkracht. Aan de binnenzijde 10 zijn de trekkracht en de dwarskracht beide ·» ' Λ ' - >

* I

m i AKU 1989 14 maximaal, waardoor aan de binnenzijde een bijzonder ongunstige tweeassige spanningssituatie kan ontstaan met alle nadelen daarvan.

Fig. 6 toont schematisch het krachtverloop bij een verankerings-inrichting van het type volgens Fig. 1 van EP 0 025 856. in Fig. 6 is wederom het verloop van de krachten op het trekelement weergegeven bij het uitoefenen van de maximale uitwendige trekkracht of voorspankracht. De trekkracht vertoont in Fig. 6 uiteraard wederom hetzelfde verloop als in Fig. 4 en 5. Echter bij de uitvoering volgens Fig. 1 van EP 0 025 856 wordt de grootte van de 'in het trekelement optredende dwarskracht begrensd. Daardoor ontstaat ongeveer het in Fig. 6 getekende verloop van de dwarskracht, waarbij de dwarskracht over de lengte van het veranke-ringslichaam geleidelijk kleiner wordt vanaf de binnenzijde 10 naar de kopzijde 9. Hoewel uit Fig. 6 blijkt dat de dwarskracht aan de binnenzijde 10 een begrensde waarde heeft , bezit de dwarskracht aan de binnenzijde toch nog een aanzienlijke grootte. Daardoor zal bij de genoemde uitvoering- van de- verankering volgens EP 0 025 856 aan de binnenzijde 10 toch nog een betrekkelijk ongunstige tweeassige spanningstoestand ontstaan.

Fig. 7,8 en 9 tonen een tweede uitvoeringsvorm van de verankering volgens de uitvinding, waarbij geheel overeenkomstige delen met dezelfde verwijzingscijfers zijn aangeduid. Het verankeringshuis 1 bezit wederom een conische boring 2, waarin twee samen het klemorgaan vormende halve conussen 3 en 4 zijn aangebracht. Echter; de conussen hebben bij deze uitvoering dezelfde hellings-hoek;. In Fig, 7,8 en 9 is de verankeringsinrichting getekend in de situatie waarin zij onbelast is. In de onderste conus 3 is een uitsparing met een toenemende hoogte voor het opnemen van het trekelement 5 gevormd. Zoals in het bijzonder uit Fig. 8 en 9 blijkt is de hoogte van de uitsparing aan de kopzijde 9 nihil, terwijl aan de binnenzijde 10 de hoogte van de uitsparing zoveel groter is als de dikte van het trekelement 5 dat een spleet 18 aanwezig is. De spleet 18 strekt zich uit over ongeveer de helft van de totale lengte van het klemorgaan en de hoogte van de spleet 18 neemt toe in de richting van het uittreeeinde 10. Bij de uitvoeringsvorm volgens Fig. 7,8 en 9 zal het verloop van de -v λ -> -? 2 Λ ·; ' .. ·. " ^ 15 AKÜ 1989 s f· · in het trekelement optredende dwarskrachten en trekkrachten ongeveer analoog zijn als in Fig. 4 is getoond. Bij het toenemen van de uitwendige trekkracht of voorspankracht zal de spleet 18 over een grotere afstand worden dichtgedrukt, waardoor de door de uitwendige trekkracht opgewekte drukkracht op een in grootte toenemend oppervlak werkzaam is.

Fig. 10/11 en 12 tonen een derde uitvoeringsvorm van de verankering volgens de uitvinding, waarbij overeenkomstige delen wederom met dezelfde verwijzingscijfers zijn aangeduid. De conussen 3 en 4 hebben dezelfde hellingshoek als de conische boring 2. In Fig. 10,11 en 12 is de situatie weergegeven waarin de inrichting nog juist onbelast is. Daaruit blijkt, dat in Fig. 12 aan het kop-einde 9 de schouderafstand 19 tussen de schouders 20 en 21 van de conussen 3 resp. 4 groter is dan aan de binnenzijde 10. Door die verlopende schouderafstand 19 zullen bij het toenemen van de uitwendige trekkracht de schouders 20,21 aan de binnenzijde 10 elkaar eerder raken dan aan de kopzijde , waardoor de. dwarskracht op het trekelement aan de binnenzijde minder sterk toeneemt dan aan de kop2ijde.

Fig. 13 en 14 tonen in een vierde uitvoeringsvorm, waarin overeenkomstige delen wederom met dezelfde verwijzingscijfers zijn aangeduid. De uitvoering volgens Fig. 13 en 14 toont een drietal trekelementen 5, die met behulp van twee uit nylon-6 bestaande wiggen 22, 23 en eveneens uit nylon-6 bestaande vlakke platen 24, 25' zijn opgesloten in het stalen verankeringshuis 1. De platte hellende vlakken van de wiggen hebben overeenkomstig verschillende hellingshoeken als is toegelicht voor de samenswerkende conische oppervlakken bij de uitvoering volgens Fig. 1,2.

Fig 15 en 16 tonen een uitvoering waarbij een drietal trekelementen 5 direct op elkaar is vastgeklemd met behulp van twee wiggen 22, 23, die met overeenkomstige wigvlakken in het verankeringshuis 1 samenwerken.

t : - \ : 5:) 16 AKU 1989

Fig. 17 en 18 tonen een uitvoering waarbij een drietal trekelement en 5 naast elkaar is vastgeklemd tussen twee wiggen 22 en 23 in het huis 1.

Fig. 19 toont een uitvoering, waarbij een groot aantal veranker ingsunits 26, bijvoorbeeld van het type volgens Fig. 17, 18 of Fig. 15, 16 of Fig. 13, 14, in één groot blok 27 is verenigd.

Fig. 20 en 21 tonen een uitvoering met wederom een inwendig conisch verankeringshuis 1 met daarin een uit drie delen 28, 29 en 30 bestaande conus voor het verankeren van een trekelement 5 met een cirkelvormige dwarsdoorsnede. De delen 28, 29 en 30 vormen samen het klemorgaan.

Binnen het raam van de vinding kunnen verschillende wijzigingen worden aangebracht. Met name behoeven de samenwerkende hellende vlakken, niet. beslist conisch of wigvormig te zijn en kunnen in beginsel ook kromlijnig verlopende hellende vlakken worden- toegepast. Hoewel in de getekende uitvoeringsvormen met conussen steeds slechts één enkel trekelement is toegepast kan de verankering volgens de uitvinding ook daarbij worden uitgevoerd met een groot aantal trekelementen naast en/of boven elkaar in één en hetzelfde verankeringshuis. Het klemorgaan uit kunststof kan eventueel een bepaalde hoeveelheid vulmiddel bevatten, zoals glasvezels of een mineraal materiaal.

’ " " 11 e? X 0

Claims

1. Inrichting voor het verankeren van tenminste één langwerpig trekelement uit een met vezels versterkte kunst stof matrix, welke inrichting een in een voor het uitoefenen van een uitwendige trekkracht in langsrichting van het trekelement uitgevoerd verankeringshuis aangebracht klemorgaan bevat, waarbij het klemorgaan en het verankeringshuis of een daarmee gekoppeld element zijn voorzien van met elkaar samenwerkende ten opzichte van het trekelement hellende kontaktvlakken voor het overbrengen van de uitwendige trekkracht op het trekelement, welke hellende vlakken onder een scherpe hoek zijn geplaatst met de lengterichting van het zich vanaf de binnenzijde van de inrichting naar een andere bevestigingsplaats uitstrekkend trekelement, in het bijzonder voor toepassing in voorgespannen, beton, met het kenmerk, dat het verankeringshuis en het klemorgaan zodanig zijn uitgevoerd, dat tijdens het voorspannen onder uitoefening van een uitwendige trekkracht ter grootte van 501 van de breukbelasting van het trekelement de dwars op de lengterichting van het trekelement uitgeoefende dwarskracht vanaf de binnenzijde naar de kop-zijde van de verankeringsinrichting toeneemt, bijvoorkeur geleidelijk, of dat de uitvoering zodanig is, dat de bij het toenemen van de door de genoemde uitwendige trekkracht opgewekte drukkracht op een in grootte toenemend oppervlak werkzaam is en dat de toename van het oppervlak plaatsvindt in de richting van de binnenzijde van de inrichting.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in onbelaste toestand van de inrichting van de genoemde samenwerkende hellende kontaktvlakken de scherpe hellingshoek αχ van het verankeringshuis kleiner is dan de scherpe hoek aa van het klemorgaan.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de hoek αχ 0,1° tot 3,0“ kleiner is dan de hoek a2. AKÜ 1989

4. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in onbelaste toestand van de inrichting in dwarsrichting van het versterkingselement de hoogte van de ruimte voor het opnemen van het trekelement aan de binnenzijde van de inrichting groter is dan de dikte van het versterkingselement.

5. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het klemorgaan in hoofdzaak uit een thermoplastische kunststof is gevormd, zoals nylon-6, nylon 6,6, polyetheen, polypropyleen of polyester.

6. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het klemorgaan in hoofdzaak is gevormd uit een thermohardende kunststof.

7. Inrichting volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat de hardheid van het klemorgaan kleiner is, bijvoorkeur ongeveer 10-15% kleiner, dan de hardheid van het trekelement gemeten volgens de shore-D hardheidsmeting.

8. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het veranker ingshuis, in het bijzonder dwars op de lengterichting van het trekelement, een grotere stijfheid bezit dan het klemorgaan. 9. ·., Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het ver ankeringshuis uit metaal is gevormd, zoals gelegeerd kon-struktiestaal.

9 x? AKü 1989

10. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in het verankeringshuis het hellende vlak is gevormd door een conische boring met een naar de binnenzijde kleiner wordende binnendiameter en dat het klemorgaan is gevormd door een met de conische boring in het verankeringshuis samenwerkende conus. th '· Λ * ' =" “ ?. ' < ; J * AKÜ 1989 * ·>β

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de conus een uitsparing voor het opnemen van een trekelement bevat.

12. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de conus uit meerdere delen bestaat, in het bijzonder uit twee delen, en dat een uitsparing voor het opnemen van een trekelement aan de onderlinge grensvlakken van de delen is gevormd.

13. inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat in onbelaste toestand van de inrichting aan de binnenzijde een wijdere spleet tussen de conische oppervlakken van het ver-ankeringshuis en het klemorgaan aanwezig is dan aan de andere zijde.

14. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in het ver anker ingshuis het hellende vlak is gevormd door. een wigvormig vlak met een naar de binnenzijde kleiner wordende hoogte en dat het klemorgaan is gevormd door een met het wigvormige vlak in het verankeringshuis samenwerkend één of meerdelig wigvormig lichaam.

15. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat in onbelaste toestand van de inrichting aan de binnenzijde een wijdere spleet tussen de wigvormige oppervlakken van het verankeringshuis en het klemorgaan aanwezig is dan aan de andere zijde.

16. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het trekelement is gevormd door een matrix op basis van een ther-mohardende kunststof, zoals epoxyhars en/of bismaleïnimide-hars of onverzadigde polyesterhars, met daarin meer dan 5000, in het bijzonder meer dan 20 000, nagenoeg evenwijdige continue filamenten uit een materiaal, dat is geselecteerd uit de groep van aromatische polyamiden, zoals polypara- % —* • ' \ i , * * AKU 1989 fenyleentereftaalamide, of koolstof, of glas of via oplos-middelspinnen vervaardigd polyetheen, polyvinylalcohol of polyacrylonitril.

17. Inrichting volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de doorsnede dwars op de lengterichting van het trekelement een in hoofdzaak rechthoekige vorm bezit, waarvan de verhouding van de dikte en de breedte bijvoorkeur kleiner is dan 1:2.

18. Werkwijze voor het vervaardigen van voorgespannen beton, met het kenmerk, dat daarbij de inrichting volgens een of meer van de voorgaande conclusies wordt toegepast.

19. Voorgespannen beton vervaardigd volgens de werkwijze van conclusie 18.