WO2002016710A2 - Vorrichtung zum spannen von verstärkungselementen - Google Patents

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WO2002016710A2
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    • E04G2023/0262—Devices specifically adapted for anchoring the fiber reinforced plastic elements, e.g. to avoid peeling off

Definitions

  • the invention relates to a device for tensioning reinforcing elements, in particular unidirectional fiber laminates of high tensile strength and the same tensile modulus, which are connected to structures or structural parts, in particular those with bending-stressed concrete.
  • at least one tensioning means provided with a power drive is provided, which acts on the one hand on a first coupling member connected to a reinforcing element and on the other hand on a second coupling member connected to the building or part of the building.
  • Devices of the type mentioned are known as a technique for the pretensioning of high-strength fiber laminates, such as those stuck on for repair and for the subsequent expansion of the load limits. It has been found in practice that the quality of the reinforcement is often due to non-uniform pre-stress distribution, especially across the width of the strip-shaped reinforcement elements, and also due to uncontrolled release of the pre-stress applied during the curing of the bond, i.e. before the high-strength shear connection between Laminate and concrete. Accordingly, the object of the invention is concerned with the creation of tensioning devices of the present type, which enable improved quality and reliability of the reinforcements with a rational production method.
  • FIG. 1 shows a side view of a laminate tensile reinforcement with tensioning device attached to the underside of a concrete ceiling
  • FIG. 2 shows a bottom view of the arrangement according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a view corresponding to FIG. 2 of a tensioning device
  • FIG. 4 shows a view corresponding to FIG. 2 of a tensioning device with a rotatably mounted rolling pressure element
  • FIG. 5 is a plan view of a drive with a multiple
  • Piston unit trained drive unit for a clamping device Piston unit trained drive unit for a clamping device
  • FIG. 7 shows a functional circuit diagram of a tensioning device
  • the arrangement shown in FIGS. 1 and 2 comprises an elongated-striped reinforcement element V arranged on the ceiling surface of a concrete structure B, for example in the form of a preferably essentially unidirectional fiber laminate of high strength and the same tensile modulus.
  • the reinforcement element is already bonded to the ceiling surface with full shear strength in the initial state of the prestressing process and, if necessary, is additionally additionally bonded to a rigid anchor element AK, which in turn is connected directly to the concrete of the building, for example by dowels D.
  • the reinforcement element is glued flat and also highly rigid to a plate-shaped first coupling element Kl, which in turn - at least during the tensioning process - is not attached to the concrete ceiling, but is arranged to be displaceable relative to it.
  • the reinforcement element V fixed on the one hand with anchoring AK to the ceiling and on the other hand firmly connected to the coupling element Kl by the hardened adhesive bond on its upper side facing the ceiling with a suitable for high-strength connections Apply slowly curing adhesive.
  • a second coupling element K2 which is likewise plate-shaped in the example, can be subjected to high loads by means of dowels D, in particular in a shear-resistant manner, in such a way that this coupling element K2 shares the small thickness of the laminate reinforcing element V with overlaps a sufficient distance C so as not to impede the tensioning and possibly stretching process of the reinforcing element. The latter is then brought into contact with the ceiling surface and, if necessary, temporarily secured in this position.
  • Clamping means SM are then attached to the underside of the coupling element K2, which in the example comprises a hydraulic clamping cylinder SZ with a piston rod KS and an articulated head GK at the end.
  • the latter is connected by a swivel connection S1 designed as a pivot joint with a swivel axis A directed transversely to the piston rod KS to a compensating member AG designed as a two-joint bracket, which in turn is connected to the first coupling member Kl by means of such a swivel connection S2.
  • clamping means provided with a backstop device RSP and optionally also with a tensioning effect are provided.
  • pivoting wedges SK are articulated on the coupling member K2 by means of journal bearings Z symmetrically to the pull axis.
  • the correspondingly curved wedge pressure surfaces KD act on swivel drives AS on abutment journals WL of the first coupling member Kl under the effect of, for example, conventional swivel drives AS, which are therefore only indicated here by arc arrows, by means of appropriate design and dimensioning Self-locking with respect to the swivel movement.
  • the self-locking can be designed positively by means of sufficiently fine and appropriately asymmetrical, sawtooth-like teeth.
  • a strip-shaped laminate reinforcing member V with a first coupling element K 1 on the head side and associated pivot connection S1 and compensating member AG is provided.
  • a second swivel connection S2a is provided, which has a rolling pressure body WD interacting with a counter pressure surface GD.
  • FIG. 4 shows a construction similar to the preceding one, but with the essential difference that a pivot connection Sla is provided with a rotatably mounted, roller-shaped rolling pressure body Wda and with a counterpressure surface Gda concave in the direction opposite the clamping direction X.
  • This training enables extensive escape error compensation as well as in many cases sufficient offset error compensation with a self-centering effect, which allows a compact construction with only one swivel connection Sla.
  • the embodiment according to FIG. 5 is a clamping device with a double wedge gear, which is formed by a driving wedge pair KL1 and a driven wedge pair KL2.
  • a spindle S with, for example, the usual rotary rotary drive AS causes the wedge pair KL1 to move together and thus to move the wedge pair KL2 apart, which represents the clamping movement in the direction X, according to arrows P.
  • This wedge gear can also be advantageously designed simply with sufficient self-locking.
  • FIG. 6 shows a tensioning drive with a clamping device operated or activated as a backstop means RSP by means of a pressurized fluid.
  • a tensioning drive For tensioning in direction X, the pressure side DS of a piston KO located in a tensioning cylinder SZ is acted upon by pressure fluid via a feed connection (not shown).
  • sealing means Dia Separated from this tensioning drive part by sealing means Dia is a cylinder section acting for the anti-return means, within which the piston rod KS is surrounded by a radial contact surface BF by a clamping sleeve KH which is under high radial pressure and is secured in the cylinder against axial displacement.
  • An outer gap space SA formed on the outside of the clamping sleeve is provided with sealing means D2 and is normally kept pressure-free via a drain AF.
  • this connection can optionally also be provided by means of suitable valve and control means for an additional clamping pressure.
  • the piston rod is locked in place by the clamping friction and is therefore locked against reverse in the extended position (not shown).
  • the gap SR formed by surface roughness between the piston rod and clamping sleeve is connected via a pressure connection DA filled with pressure fluid and thus the clamping sleeve is subjected to an internal pressure which is sufficient for an elastic expansion of the sleeve and thus for a release of the piston rod.
  • end-side sealing means D1 are provided between the clamping sleeve and the piston rod KS in addition to the sealing means Dia already mentioned.
  • the control and regulating device shown in FIG. 7 comprises, in a simplified representation, tensioning means SM similar to the embodiment according to FIGS. 1 and 2, but with a pressure-operated clamping backstop RSP, e.g. such according to Fig. 6. It goes without saying that automatic backstops, possibly with tensioning means, can also be used here instead of the controlled backstop, which simplifies the control technology.
  • the system shown comprises a pressure fluid source DQ, which acts on the feed port E1 of the tensioning cylinder SZ with pressure fluid via an electromagnetically controllable switching valve VS1 and switches on the tensioning process on the reinforcing element in direction X.
  • a pressure measuring element DMG is inserted in the feed line between valve VS1 and connection El, the output of which is connected to one of two difference-forming inputs of a comparator VG. The other input of the latter is connected to an adjustable limit transmitter GWG.
  • the output of the comparator VG interrupts the supply of pressurized fluid when the predetermined limit value of the clamping pressure is reached by appropriately activating the valve VS1 and thus ends the clamping process.
  • the clamping backstop RSP had been deactivated for the purpose of releasing the clamping process, namely by connecting the clamping device through an E2 Also controlled by the comparator VG, the second switching valve VS2, which is in the open state, acted upon by the pressure fluid source and the clamping was released.
  • the comparator now reverses the switching valve VS2, so that the connection E2 is separated from the pressure fluid and connected to the outlet, that is to say it is relieved.
  • the clamp backstop is now activated according to the example in Fig. 6, and the pre-tensioned state is maintained until the bond between the reinforcing element and the structure has fully hardened.
  • the overall result is a tensioning device which comprises power-driven tensioning and tensioning means with backstop.
  • What is essential in the sense of a control loop is the DMG clamping force transducer, which is in operative connection with the reinforcing element to be tensioned or with the clamping means, and which supplies a clamping force signal corresponding to the voltage reached in the reinforcing element, and the limit value transmitter GWG, which corresponds to a limit value signal corresponding to the clamping force signal supplies.
  • This special control circuit is also the comparison device VG, which is controlled by the tension force measuring device and the limit value transmitter, which in turn controls a device operatively connected to the tensioning means, comprising the already mentioned components VS2 and SP for limiting the tensioning force in such a way that compliance and maintenance of predetermined tension values of the Reinforcing element can be maintained up to a sufficient solidification of the integral connection with the building.

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Abstract

Vorrichtung zum Spannen von Verstärkungselementen, insbesondere von unidirektionalen Faserlaminaten von hoher Zugfestigkeit und ebensolchem Zug-Emodul, die mit Bauwerken oder Bauwerksteilen, insbesondere solchen mit biegebeanspruchtem Beton, verbunden sind. Dabei ist mindestens ein mit einem Kraftantrieb versehenes Spannmittel (SM) vorgesehen, das einerseits an einem mit mindestens einem Verstärkungselement (V) verbundenen ersten Koppelorgan (K1) und andererseits an einem einem mit dem Bauwerk (B) verbundenen zweiten Koppelorgan (K2) angreift. Vermeidung einer ungleichförmigen Spannungsverteilung, vor allem über die Breite der streifenförmigen Verstärkungselemente, sowie auch eines unkontrollierten Nachlassens der aufgebrachten Spannung im Laufe des Aushärtens der Verklebung, vor Eintritt der hochfesten Schubverbindung zwischen Laminat und beton, dem-gemäss Schaffung von Spannvorrichtungen der vorliegenden Art, die eine verbesserte Qualitaät und Zuverlässigkeit der Verstärkungen bei rationeller Herstellungsweise ermöglichen. Im verlauf des Vorspann-Kraftflusses zwischen der Verbindung des ersten Koppelorgans mit dem Verstärkungselement und der Verbindung des zweiten Koppelorgans mit dem Bauwerk ist mindestens eine Schwenkverbindung (S1 bzw. S2) mit mindestens einer im Winkel, insbesondere quer, zur Spannrichtung (X) angeordneten Schwenkachse (A) vorgesehen.

Description

Vorrichtung zum Spannen von Verstärkungselementen.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spannen von Verstärkungselementen, insbesondere von unidirektionalen Faserlaminaten von hoher Zugfestigkeit und ebensolchem Zug-Emodul, die mit Bauwerken oder Bauwerksteilen, insbesondere solchen mit biegebeanspruchtem Beton, verbunden sind. Dabei ist mindestens ein mit einem Kraftantrieb versehenes Spannmittel vorgesehen, das einerseits an einem mit einem Verstärkungselement verbundenen ersten Koppelorgan und andererseits an einem einem mit dem Bauwerk oder Bauwerksteil verbundenen zweiten Koppelorgan angreift. Allgemein versteht es sich im vorliegenden Zusammenhang, dass Bauten und Bauteile in gleichbedeutendem Sinne angesprochen werden und daher ohne besondere Voraussetzungen keiner näheren Differenzierung bedürfen.
Vorrichtungen der genannten Art sind als Technik bekannt für das Vorspannen von hochfesten Faserlaminaten, wie sie zur Instandsetzung und zum nachträglichen Ausbau der Belastungsgrenzen aufgeklebt werden. Dabei hat es sich in der Praxis herausgestellt, dass die Qualität der Verstärkung oft durch ungleichförmige Vorspannungsverteilung, vor allem über die Breite der streifenförmigen Verstärkungselemente, sowie auch durch unkontrolliertes Nachlassen der aufgebrachten Vorspannung im Laufe des Aushärtens der Verklebung, d.h. vor Eintritt der hochfesten Schubverbindung zwischen Laminat und Beton, beeinträchtigt wird. Demgemäss befasst sich die Aufgabe der Erfindung mit der Schaffung von Spannvorrichtungen der vorliegenden Art, die eine verbesserte Qualität und Zuverlässigkeit der Verstärkungen bei rationeller Herstellungsweise ermöglichen. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist bestimmt durch die jeweilige Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 bzw. der nebengeordneten Ansprüche 7 bzw. 13. Diese Lösungsvarianten beruhen auf einer gemeinsamen erfinderischen Idee. Diese besteht in der Erkenntnis, dass es für die Qualität einer Verstärkung der vorliegenden Art ein weitgehend gemeinsames Kriterium gibt, nämlich die Präzision der Einhaltung vorgegebener Spannungsparameter. Dabei handelt es sich einerseits um die Schwankungsbreite der erzeugten Zugspannungen im Querschnitt des Verstärkungselementes und andererseits um Minimal- bzw. Maximalwerte der Zugspannung im Elementquerschnitt.
Die Merkmale des Anspruchs 1 eröffnen dazu die grundsätzliche Möglichkeit eines Ausgleichs von Winkelabweichungen - in den Weiterbildungen gemäss Ansprüchen 2 bzw. 5 oder 6 sogar von Querversatz - zwischen den Wirkungsachsen der Vorspannmittel und des Verstärkungselementes, d.h. eine Vergleichmässigung der Spannungsverteilung innerhalb des Elementquerschnitts.
Die Merkmale des Anspruchs 7 ermöglichen - komplementär oder auch alternativ zu den Mermalen der Ansprüche 1 oder 13 - eine weitgehende Aufrechterhaltung eines vorgegebenen und erreichten Spannungswertes, nämlich durch einen Nachspannantrieb bzw. eine Rücklaufsperrung im Bereich der Spannmittel.
Entsprechendes gilt auch für die Merkmalskombination des Anspruchs 13 hinsichtlich des damit geschaffenen Regelkreises für eine genaue und zuverlässige Einstellung und Aufrechterhaltung vorgegebener Sollwerte bzw. Grenzwerte der Zugspannungen in Verstärkungselementen. In der Praxis handelt es sich dabei im allgemeinen um vorgespannte Verstärkungselemente in oder an Querschnittsteilen des Bauwerks, die unter Zugspannung stehen. Die Vorspannung entlastet daher die dort vorhandene Armierung bzw. setzt den Beton unter eine resultierende Druckspannung und erhöht die Sicherheit gegen Rissbildung.
Die Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Darin zeigt:
Fig.l eine Seitenansicht einer an der Unterseite einer Betondecke angebrachten Laminat-Zugverstärkung mit Spannvorrichtung,
Fig.2 eine Unteransicht der Anordnung nach Fig.1 ,
Fig.3 eine Ansicht entsprechend Fig.2 einer Spannvorrichtung mit
Abwälz-Druckkörper,
Fig.4 eine Ansicht entsprechend Fig.2 einer Spannvorrichtung mit drehbar gelagertem Abwälz-Druckkörper,
Fig.5 eine Draufsicht eines Antriebes einer mit Mehrfach-
Keilanordnungen wirkenden Spann- bzw. Nachspann- und Rücklauf-Sperrvorrichtung,
Fig.6 einen Axialschnitt einer als hydraulisches Zylinder-
Kolbenaggregat ausgebildeten Antriebseinheit für eine Spannvorrichtung und
Fig.7 ein Funktionsschaltbild einer Spannvorrichtung mit
Begrenzungs- und Hafte-Regelkreis. Die in Fig.l und 2 gezeigte Anordnung umfasst ein an der Deckenfläche eines Betonbauwerks B angeordnetes, langgestreckt-streifenft)rmiges Verstärkungselement V, z.B. in Form eines vorzugsweise im wesentlichen unidirektionalen Faserlaminats von hoher Festigkeit und ebensolchem Zug-Emodul. In einem Endbereich E ist das Verstärkungselement bereits im Ausgangszustand des Spannvorganges in voller Schubfestigkeit mit der Deckenfläche verklebt und gegebenenfalls noch zusätzlich mit einem steifen Ankerelement AK verklebt, das seinerseits z.B. durch Verdübelungen D unmittelbar mit dem Beton des Bauwerks verbunden ist. Im entgegengesetzten Kopibereich ist das Verstärkungselement flächig und ebenfalls hochfest mit einem plattenformigen ersten Koppelorgan Kl verklebt, das seinerseits -jedenfalls während des Spannvorganges - nicht an der Betondecke befestigt, sondern gegenüber dieser verschiebbar angeordnet ist. Unter bzw. nach erfolgter provisorischer Abstützung und Abstandssicherung von der Deckenfläche wird das einerseits mit Verankerung AK an der Decke befestigte und andererseits mit dem Koppelorgan Kl durch die ausgehärtete Verklebung fest verbundene Verstärkungselement V an seiner der Decke zugewandten Oberseite mit einem für hochfeste Verbindungen geeigneten, genügend langsam aushärtenden Klebstoff versehen. Sodann wird in Längsrichtung des Verstärkungselementes mit Abstand vom ersten Koppelorgan Kl ein zweites, im Beispiel ebenfalls plattenförmiges Koppelorgan K2 durch Verdübelungen D hochbelastbar, insbesondere schubfest mit der Betondecke verbunden, und zwar so, dass dieses Koppelorgan K2 die geringe Dicke des Laminat- Verstärkungselementes V mit einem ausreichenden Abstand C übergreift, um den Spann- und gegebenenfalls Streckvorgang des Verstärkungselementes nicht zu behindern. Letzteres wird sodann zur Anlage an der Deckenfläche gebracht und gegebenenfalls provisorisch in dieser Lage gesichert. Anschliessend werden an der Unterseite des Koppelorgans K2 Spannmittel SM angebracht, die im Beispiel einen hydraulischen Spannzylinder SZ mit Kolbenstange KS und endseitigem Gelenkkopf GK umfasst. Letzterer ist durch eine als Zapfengelenk ausgebildete Schwenkverbindung Sl mit quer zur Kolbenstange KS gerichteter Schwenkachse A an ein als Zweigelenk-Lasche ausgebildetes Ausgleichsglied AG angeschlossen, das seinerseits durch eine ebensolche Schwenkverbindung S2 an das erste Koppelorgan Kl angeschlossen ist. So ergibt sich ein vorspannender Kraftfluss in Spannrichtung X vom Spannzylinder SZ über das Zweigelenk-Ausgleichsglied AG zum Kopfende K des Verstärkungselementes. Durch die genannten Schwenkverbindungen und das durch sie in den Kraftfluss eingeschaltete, quer zur Spannrichtung und parallel zur Deckenebene schwenkbare und ebenso verschiebbare Ausgleichsglied AG werden Flucht- und Versatzfehler, die ohne erhöhten Arbeitsaufwand mit üblichen Mess- und Richtmitteln nicht einfach zu beheben sind und eine unsymmetrische Spannungsverteilung im Verstärkungselement hervorrufen, weitgehend vermindert oder sogar praktisch selbsttätig ausgeglichen. Die Anordnung des Ausgleichsgliedes als unter Zugkräften wirkendes Element hat hierbei den Vorteil, dass - bei angemessener Steifheit bzw. Spielfreiheit der Kolbenstange bzw. ihrer Lagerung - keine Fehlerverstärkung durch Knickwirkung auftritt.
Ferner sind bei der Ausführung nach Fig.l und 2 mit einer Rücklauf- Sperrvorrichtung RSP versehene sowie gegebenenfalls auch mit Nachspannwirkung ausgestattete Spannmittel vorgesehen. Hierzu sind am Koppelorgan K2 mittels Zapfenlagern Z zur Zugachse symmetrisch angeordnete Schwenkkeile SK angelenkt. Die entsprechend gekrümmten Keildruckflächen KD greifen unter der Wirkung von - z.B. an sich üblichen und daher hier nur durch Bogenpfeile angedeuteten - Schwenkantrieben AS an Widerlagerzapfen WL des ersten Koppelorgans Kl an, und zwar durch entsprechende Gestaltung und Bemessung mit Selbsthemmung bezüglich der Schwenkbewegung. Die Selbsthemmung kann mittels genügend feiner und zweckmässig unsymmetrischer, sägezahnartiger Verzahnung formschlüssig gestaltet werden. So wirken diese Keilgetriebe, die sich quer zur Zugachse gegeneinander abstützen und daher die Führungen des Spannantriebs nicht belasten, nicht nur als selbsttätig nachrückende Rücklaufsperre zur Sicherung gegen Ausfall des Spannantriebs, sonder können bei genügend starkem Schwenkantrieb auch ein Nachspannen bei etwaigem Nachgeben oder Kriechen der Verstärkungselemente bewirken, insbesondere im Verlauf des Aushärtens der Verklebungen zwischen Verstärkung und Beton, wenn - wie dies erwünscht ist - der umfangreiche Hauptantrieb der Spannvorrichtung bereits relativ frühzeitig entfernt und anderweitig eingesetzt wird.
Bei der Ausführung nach Fig.3 ist - insoweit wie gemäss Fig.l und 2 - ein streifeniδrmiges Laminat- Verstärkungsglied V mit einem kopfseitigen ersten Koppelorgan Kl und zugehöriger Schwenkverbindung Sl sowie Ausgleichsglied AG vorgesehen. Hier ist jedoch eine zweite Schwenkverbindung S2a vorgesehen, die einen mit einer Gegendruckfläche GD zusammenwirkenden Wälzdruckkörper WD aufweist. Diese Konstruktion zeichnet sich aus durch Einfachheit und Robustheit.
Fig.4 zeigt eine der vorangehenden ähnliche Konstruktion, jedoch mit dem wesentlichen Unterschied, dass eine Schwenkverbindung Sla mit einem drehbar gelagerten, rollenft3rmigen Wälzdruckkörper Wda und mit einer in Richtung entgegen der Spannrichtung X konkaven Gegendruckfläche Gda vorgesehen ist. Diese Ausbildung ermöglicht eine weitgehende Fluchtfehlerkompensation sowie eine in vielen Fällen ausreichende Versatzfehlerkompensation mit einem Selbstzentrierungsefifekt, der eine gedrungene Bauweise mit nur einer Schwenkverbindung Sla zulässt. Bei der Ausführung nach Fig.5 handelt es sich dagegen um eine Spannvorrichtung mit Doppelkeilgetriebe, das durch ein antreibendes Keilpaar KL1 und angetriebenes Keilpaar KL2 gebildet ist. Eine Spindel S mit einem z.B. an sich üblichen Spann-Drehantrieb AS (nur als Bogenpfeil angedeutet) bewirkt gemäss Pfeilen P ein Zusammenrücken des Keilpaares KL1 und damit ein Auseinanderrücken des Keilpaares KL2, was die Spannbewegung in Richtung X darstellt. Dieses Keilgetriebe kann ebenfalls vorteilhaft einfach mit ausreichender Selbsthemmung gestaltet werden.
Fig.6 zeigt einen Spannantrieb mit einer motorisch, und zwar durch Druckfluid, betriebenen bzw. aktivierbaren Klemmvorrichtung als Rücklaufsperrmittel RSP. Zum Spannen in Richtung X wird die Druckseite DS eines in einem Spannzylinder SZ befindlichen Kolbens KO über einen nicht dargestellten Zuführanschluss mit Druckfluid beaufschlagt. Von diesem Spannantriebsteil ist durch Dichtmittel Dia getrennt ist ein für die Rücklaufsperrmittel wirkender Zylinderabschnitt vorgesehen, innerhalb dessen die Kolbenstange KS unter Bildung einer radialen Berührungsfläche BF von einer unter hoher eigener Radial- Anpressspannung stehenden und im Zylinder gegen Axialverschiebung gesicherten Klemmhülse KH umgeben ist. Ein an der Aussenseite der Klemmhülse gebildeter äusserer Spaltraum SA ist mit Dichtmitteln D2 versehen und über einen Abfluss AF normalerweise druckfrei gehalten. Dieser Anschluss kann jedoch gegebenenfalls auch mittels geeigneter Ventil- und Steuermittel für eine zusätzlich Klemmdruckbeaufschlagung vorgesehen werden. In diesem Zustand ist die Kolbenstange durch die Klemmreibung arretiert und damit in ausgefahrener Stellung (nicht dargestellt) gegen Rücklauf gesperrt. Zum EntSperren für den Spannbetrieb wird der durch Oberflächenrauheit gebildete Spaltraum SR zwischen Kolbenstange und Klemmhülse über einen Druckanschluss DA mit Druckfluid gefüllt und damit die Klemmhülse mit einem Innendruck beaufschlagt, der für eine elastische Aufweitung der Hülse und damit für eine Freigabe der Kolbenstange ausreicht. Um diesen Spaltdruck aufrecht zu erhalten sind zwischen der Klemmhülse und der Kolbenstange KS ausser den bereits genannten Dichtmitteln Dia noch endseitige Dichtmittel Dl vorgesehen.
Die in Fig.7 wiedergegebene Steuer- und Regeleinrichtung umfasst in vereinfachter Darstellung Spannmittel SM ähnlich der Ausführung nach Figuren 1 und 2, jedoch mit einer druckmittelbetriebenen Klemm- Rücklaufsperre RSP, z.B. einer solchen gemäss Fig.6. Es versteht sich, dass hier auch selbsttätig wirkende Rücklaufsperren, gegebenenfalls mit Nachspannmitteln, anstelle der gesteuerten Rücklaufsperre eingesetzt werden können, wodurch sich steuerungstechnisch Vereinfachungen ergeben.
Das dargestellte System umfasst eine Druckfluidquelle DQ, die über ein z.B. elektromagnetisch steuerbares Schaltventil VS1 den Speiseanschluss El des Spannzylinders SZ mit Druckfluid beaufschlagt und den Spannvorgang am Verstärkungselement in Richtung X einschaltet. In der Speiseleitung zwischen Ventil VS1 und Anschluss El ist ein Druckmessglied DMG eingefügt, dessen Ausgang an einen von zwei differenzbildenden Eingängen eines Vergleichers VG angeschlossen ist. Der andere Eingang der letzteren ist an einen einstellbaren Grenzwertgeber GWG angeschlossen. Der Ausgang des Vergleichers VG unterbricht bei Erreichen des vorgegebenen Grenzwertes des Spanndruckes die Druckfluidzufuhr durch entsprechende Ansteuerung des Ventils VS1 und beendet damit den Spannvorgang. Zwecks Freigabe des Spannvorganges war bis dahin die Klemm-Rücklaufsperre RSP deaktiviert, nämlich indem ein Anschluss E2 der Klemmvorrichtung durch ein ebenfalls vom Vergleicher VG gesteuertes, im Offenzustand befindliches zweites Schaltventil VS2 von der Druckfluidquelle beaufschlagt und die Klemmung aufgehoben war. Nun steuert jedoch der Vergleicher das Schaltventil VS2 um, so dass der Anschluss E2 vom Druckfluid abgetrennt und mit dem Ablauf verbunden, also entlastet wird. Damit ist die Klemm-Rücklaufsperre nun gemäss Beispiel nach Fig.6 aktiviert, und der erreichte Vorspannzustand wird bis zur vollständigen Aushärtung der Verklebung zwischen Verstärkungselement und Bauwerk aufrechterhalten.
Damit ergibt sich insgesamt eine Spannvorrichtung, die mit Kraftantrieb versehene Spann- und Nachspannmittel mit Rücklaufsperrung umfasst. Wesentlich ist dabei im Sinne eines Regelkreises der mit dem zu spannenden Verstärkungselement bzw. mit den Spannmitteln in Wirkverbindung stehende Spannkraft-Messgeber DMG, der ein der jeweils erreichten Spannung im Verstärkungselement entsprechendes Spannkraftsignal liefert, sowie der Grenzwertgeber GWG, der ein zu dem Spannkraftsignal korrespondierendes Grenzwertsignal liefert. Integrierender Bestandteil dieses speziellen Regelkreises ist ferner die von dem Spannkraft-Messgeber und dem Grenzwertgeber gesteuerte Vergleichsvorrichtung VG, die ihrerseits eine mit den Spannmitteln wirkverbundene Vorrichtung, umfassend die bereits aufgeführten Komponenten VS2 und SP zur SpannkraftBegrenzung derart steuert, dass die Einhaltung und Aufrechterhaltung vorgegebenes Spannungswerte des Verstärkungselementes bis zu einer ausreichenden Verfestigung der stoffschlüssigen Verbindung mit dem Bauwerk eingehalten werden können.

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zum Spannen von Verstärkungselementen, insbesondere von unidirektionalen Faserlaminaten von hoher Zugfestigkeit und ebensolchem Zug-Emodul, die mit Bauwerken oder Bauwerksteilen, insbesondere solchen mit biegebeanspruchtem Beton, verbunden sind, mit folgenden Merkmalen: Es ist mindestens ein mit einem ICraftantrieb versehenes Spannmittel (SM) vorgesehen, das einerseits an einem mit mindestens einem Verstärkungselement (V) verbundenen ersten Koppelorgan (Kl) und andererseits an einem einem mit dem Bauwerk (B) verbundenen zweiten Koppelorgan (K2) angreift, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: im Verlauf des Vorspann-Kraftflusses zwischen der Verbindung des ersten Koppelorgans mit dem Verstärkungselement und der Verbindung des zweiten Koppelorgans mit dem Bauwerk ist mindestens eine Schwenkverbindung (Sl bzw. S2) mit mindestens einer im Winkel, insbesondere quer, zur Spannrichtung (X) angeordneten Schwenkachse (A) vorgesehen.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verlauf des Vorspann-K-raftflusses zwischen der Verbindung des ersten Koppelorgans (Kl) mit dem Verstärkungselement (V) und der Verbindung des zweiten Koppelorgans (K2) mit dem Bauwerk (B) zwei Schwenkverbindungen (Sl, S2) vorgesehen sind, die in Wirkungsrichtung (X) des Verstärkungselementes mit gegenseitigem Abstand angeordnet und miteinander form- oder kraftschlüssig verbunden sind.
3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schwenkverbindungen im Bereich zwischen dem Spannmittel (SM) und dem ersten Koppelorgan (Kl) angeordnet und durch ein bewegliches, Spannkraft übertragendes Ausgleichsglied (AG) miteinander verbunden sind.
4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Schwenkverbindungen wenigstens einen mit einer Gegendruckfläche (GD, Gda) zusammenwirkenden Wälzdruckkörper (WD. Wda) aufweist.
5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzdruckkörper (WDa) drehbar gelagert ist.
6. Spannvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine sich wenigstens abschnittsweise quer zur Spannrichtung erstreckende und zum Wälzdruckkörper (Wda) hin konkav gekrümmte oder gewölbte Gegendruckfläche (Gda) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung zum Spannen von Verstärkungselementen, insbesondere von unidirektionalen Faserlaminaten von hoher Zugfestigkeit und ebensolchem Zug-Emodul, die mit Bauwerken oder Bauwerksteilen, insbesondere solchen mit biegebeanspruchtem Beton, verbunden sind, insbesondere Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit folgenden Merkmalen:
Es ist mindestens ein mit einem Kraftantrieb versehenes Spannmittel (SM) vorgesehen, das einerseits an einem mit mindestens einem Verstärkungselement (V) verbundenen ersten Koppelorgan (Kl) und andererseits an einem einem mit dem Bauwerk (B) verbundenen zweiten Koppelorgan (K2) angreift, dadurch gekennzeichnet, dass für das Spannmittel (SM) die beim Spannvorgang jeweils erreichte Dehnung des Verstärkungselementes form- und/oder kraftschlüssig sichernde Nachspannmittel und/oder Rücklauf-Sperrmittel (SP) vorgesehen sind.
8. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch bezüglich des Rücklaufs mit form- und/oder kraftschlüssiger Selbsthemmung ausgebildete Sperrmittel.
9. Spannvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch mittels insbesondere unsymmetrischer Verzahnung formschlüssig selbsthemmende Rücklauf-Sperrmittel.
10. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch mit mindestens einem Keilgetriebe versehene Rücklauf-Sperrmittel.
11. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch mittels mindestens einer Klemmvorrichtung kraftschlüssig gesicherte Rücklauf-Sperrmittel.
12. Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch motorisch, insbesondere durch Druckfluid, betriebene bzw. aktivierbare Rücklauf-Sperrmittel.
13. Vorrichtung zum Spannen von Verstärkungselementen, insbesondere von unidirektionalen Faserlaminaten von hoher Zugfestigkeit und ebensolchem Zug-Emodul, die mit Bauwerken oder Bauwerksteilen, insbesondere solchen mit biegebeanspruchtem Beton, verbunden sind, wobei mindestens ein mit einem Kraftantrieb versehenes Spannmittel (SM) vorgesehen ist, das einerseits an einem mit mindestens einem Verstärkungselement (V) verbundenen ersten Koppelorgan (Kl) und andererseits an einem einem mit dem Bauwerk (B) verbundenen zweiten Koppelorgan (K2) angreift, insbesondere Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) Es ist ein mit dem zu spannenden Verstärkungselement oder mit den Spannmitteln in Wirkverbindung stehende Spannkraft- Messgeber (DMG) vorhanden, der ein der jeweils erreichten Spannung im Verstärkungselement entsprechendes Spannkraftsignal liefert; b) es ist ein Grenzwertgeber (GWG) vorhanden, der ein zu dem Spann-kraftsignal korrespondierendes Grenzwertsignal liefert; c) es ist eine von dem Spannkraft-Messgeber und dem Grenzwertgeber gesteuerte Vergleichsvorrichtung (VG) vorhanden, die ihrerseits eine mit den Spannmitteln wirkverbundene Vorrichtung (VS2, SP) zur SpannkraftBegrenzung derart steuert, dass vorgegebene Spannungswerte des Verstärkungselementes eingehalten werden.
14. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkraft-Grenzwert- Vergleichsvorrichtung in aktivierender Steuerverbindung mit den Nachspannmitteln bzw. Rücklauf-Sperrmitteln stehen.
15. Spannvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein druckmittelbetriebenes Spannmittel (SM) mit einem Druck-Begrenzungsregelkreis zur Einstellung vorgegebener Spannungswerte für das Verstärkungselement (V) vorgesehen ist.
16. Spannvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck-Begrenzungsregelkreis zur Einstellung vorgegebener Vorspannungswerte mit einer Klemmvorrichtung in der Weise gekoppelt ist, dass mit dem Erreichen eines vorgegebenen Spannungswertes eine Aktivierung der Klemmvorrichtung verbunden ist.
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