WO2014026299A1 - Verankerungssystem für einen traggrund im bauwesen, sowie verfahren zur anwendung desselben - Google Patents
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- C21D2201/01—Shape memory effect
Definitions
- Anchorage system for a traqqrund in construction as well as methods of using the same
- This invention relates to an anchoring system for use in any base, no matter what type of support.
- the anchoring system is also suitable for setting rock and concrete anchors, as are indispensable for many projects in the construction industry, and moreover the invention relates to the method of applying this system.
- the base may be of any shape, such as a natural base such as rock or ice, or an artificially created base of concrete, reinforced concrete, wood or other material.
- the anchors play a major role. If tie rods are to carry high loads in a hole made in the structure, the transmission of power from the structure to the tie rod is more crucial Meaning.
- Common systems use steel bars with different surface structures such as threads, ribbed or other structures as tie rods, and these are glued by means of a filling material in the anchor hole with the support frictionally.
- the filler preferably consists of polymer compounds on a two-component basis or on a cementitious basis. The filling compound is injected or inserted as a two-component cartridge in the hole. After curing of the filling compound, the anchor is loadable.
- WO 2009/027543 shows such an end anchoring system.
- a cavity is cleared, in which after setting the anchor an epoxy resin is pumped as anchoring medium under pressure.
- a remaining gap between the wall of the blind bore and the anchor rod ensures the venting of the filling space of the expansion cavity, which is formed with a textured surface, such as with circumferential grooves for a particularly good clawing.
- anchors with mechanical barbs are known in their end region. But all end anchors have the disadvantage that the length of the anchor rod is not used for a power transmission to the concrete, but the anchor just transmits power only in its end.
- the object of the present invention is therefore to provide an anchoring system and a method for its application, in which the power transmission of the steel anchor takes place in the support base over the entire anchoring length.
- the method of application should allow after curing of the filling compound a linear bias of the armature over its entire length.
- an anchoring system for solid support reasons, which is characterized in that the anchor rod made of a shape memory alloy ("Shape Memory Alloy" - SMA) of polymorphic and polycrystalline structure, which by increasing their temperature from their martensitic state can be brought to its austenite state, in which it passes into a prestressed state when it is firmly anchored (mortared).
- shape memory alloy shape Memory Alloy
- the object is further achieved by the method for applying this anchoring system, which is characterized in that a) An anchor hole is created in the supporting ground to be reinforced,
- a shape memory alloy (SMA) anchor rod in the form of a rod having a rough surface structure is placed in the anchor bore;
- SMA shape memory alloy
- the anchor rod made of shape memory alloy (SMA) after curing of the filling material from its protruding from the filling compound stub is heated by heat input to the temperature of its austenite phase, so that a linear bias is generated within the filling.
- SMA shape memory alloy
- Figure 1 A prepared anchor hole
- Figure 2 An anchor hole with inserted anchor rod before filling the
- Figure 3 An anchor hole with inserted anchor rod and backfilling of the remaining space with the anchoring medium, when introducing heat into the threaded rod;
- Figure 4 The finished set and prestressed anchor.
- SMA Shape Memory Ailoy
- SMA's contain more than one crystal structure, so are polymorphic and thus polycrystalline metals.
- the dominant crystal structure of the SMAs depends on the one hand on their temperature, on the other hand on the externally acting tension - be it train or pressure.
- the high-temperature phase is called austenite, and the martensite at low temperature.
- austenite The high-temperature phase is called austenite, and the martensite at low temperature.
- the special feature of these SMAs is that they resume their initial structure and shape after raising the temperature to the high temperature phase, even if they were previously deformed in the low temperature phase. This effect can be exploited to apply prestressing forces in building structures.
- the SMAs are stable within a species-specific temperature range, ie their structure does not change within certain limits of the mechanical load. For applications in the construction industry in the outdoor area, the fluctuation range of the ambient temperature of -20 ° C to + 60 ° C is required. Within this temperature band, therefore, an SMA used here should not change its structure.
- the transformation temperatures at which the structure of the SMA changes, may vary considerably depending on the composition of the SMAs. The transformation temperatures are also load-dependent. As the mechanical load on SMA increases, its transformation temperatures also increase. If the SMA is to remain stable within certain load limits, then great attention must be paid to these limits.
- Structural fatigue involves the accumulation of microstructural defects as well as the formation and propagation of surface cracks until the material eventually breaks.
- Functional fatigue is the result of the gradual degradation of either the shape memory effect or the damping capacity due to microstructural changes in the SMA. The latter is associated with the Modification of the stress-strain curve under cyclic load. The transformation temperatures are also changed.
- SMA on the basis of iron Fe, manganese Mn and silicon Si are suitable for picking up permanent loads in the construction sector, with the addition of up to 10% chromium Cr and nickel Ni bringing the SMA to a similar corrosion behavior as stainless steel , It is found in the literature that the addition of carbon C, cobalt Co, copper Cu, nitrogen N, niobium Nb, niobium carbide NbC, vanadium nitrogen VN and zirconium carbide ZrC can improve the shape memory properties in various ways.
- An SMA made of Fe-Ni-Co-Ti shows particularly good properties, which absorbs loads of up to 1000 MPa, is highly resistant to corrosion, and whose upper temperature for transferring to the austenite state is about 100 ° C.
- the present anchoring system takes advantage of the characteristics of SMAs.
- the anchors in the form of round steels with rough surfaces, for example with threaded surfaces, are inserted into the anchor bores and the anchor bores are filled with a heat-resistant polymer mass, whereby the anchors are anchored therein.
- the anchor rods consist of a shape memory alloy (SMA), which is designed so that the alloy returns to its original state through heat input, that is, into a contracted state.
- SMA shape memory alloy
- the anchor rods embedded in the heat-resistant filling compound produce a prestress after heating due to the reformation of their shape-memory alloy (SMA) prevented by the concreting in, this prestressing extending uniformly or linearly over the entire length of the anchors.
- SMA shape-memory alloy
- the hardened filling compound ensures that anchors are anchored in the anchorage bore with very high permanent adhesive forces.
- an armature 4 in the form of a steel rod made of a shape memory alloy (SMA) with a rough surface structure is inserted into the anchor hole 3 so that it runs as coaxially as possible in the bore, as shown in FIG.
- SMA shape memory alloy
- a threaded rod is particularly suitable because of their specific surface structure as an anchor rod, but the surface of an anchor rod can also have any other shaped nubs or ribs.
- the space between this anchor rod 4 and the wall of the anchor hole 3 is completely filled with a heat-resistant filling compound 5, advantageously with a heat-resistant polymer matrix.
- the anchor rod is now firmly mortared into the hardened filling compound.
- the anchor rod 4 is heated by heating from its outer, protruding from the anchor hole stub forth to a temperature between 150 ° C and 300 ° C.
- This can be done in the simplest case by means of a gas burner by the flame is directed to the protruding from the anchor hole 3 stub of the anchor rod 4.
- an electric or gas-operated heater 7 is externally applied around the armature rod 4 protruding from the building structure, and heat H is introduced into the armature bar 4 in a controlled manner.
- the arrows in the heater 7 indicate the heat flow from the device in the anchor rod 4.
- the required temperature should be 150 ° to 300 ° C, depending on the used shape memory alloy (SMA) of the anchor rod 4.
- the heater 7 with electric cable 8 may for this purpose have a temperature sensor which rests on the protruding anchor rod 4 and measures its temperature , The temperature must simply ensure that the Austen it state of the anchor rod 4 is reached safely over its entire length. It will take a while for the heat H to flow into the end of the anchor rod 4 at least to the utmost extent.
- the anchor rod 4 also heats the applied filling compound, which is why it must be heat-resistant and at least must withstand the temperatures reached between 150 ° to 300 ° C without damage, without changing their structure.
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Abstract
Das Verankerungssystem ist geeignet für Fels und Beton (2) und jeglichen festen Traggrund. Der Ankerstab (4) aus zum Beispiel einer Gewindestange aus einer Formgedächtnis-Legierung (SMA) wird in der Ankerbohrung (3) mit einer Füllmasse (5) als Verankerungsmedium festgehalten. Zur Verfüllung der Ankerbohrung (3) zwischen Ankerstab (4) und Wandung der Ankerbohrung (3) wird eine hitzebeständige Füllmasse (5) aus einer Polymerverbindung auf Zweikomponenten-Basis oder einer solchen auf zementöser Basis verwendet. Dann wird der Ankerstab (4) durch Wärmeeinbringung von aussen über seinen aus der Füllmasse heraus ragenden Stummel auf seine austenite Phase erhitzt, was den Ankerstab (4) vorspannt. Schliesslich wird der Ankerstab (4) nach Abkühlung der Füllmasse (5) auf Aussentemperatur abgekühlt. Eine Widerlagerplatte (10) liegt auf der Aussenwand (1) um die Mündung der Ankerbohrung (3) auf und wird mit dem Ankerstab (4) verspannt.
Description
Verankerunqssystem für einen Traqqrund im Bauwesen, sowie Verfahren zur Anwendung desselben
[0001] Diese Erfindung betrifft ein Verankerungssystem zum Einsatz in irgendeinem Traggrund, egal welcher Art der Traggrund ist. Das Verankerungssystem ist auch dazu geeignet, Fels- und Betonanker zu setzen, wie solche in der Bauindustrie für viele Vorhaben unabdingbar sind, und ausserdem betrifft die Erfindung das Verfahren zur Applikation dieses Systems.
[0002] Beim Erstellen eines Bauwerkes oder beim Sanieren eines bereits erstellen Bauwerks werden oftmals Anker zur Stabilisierung und Sicherung in einen bestehenden Traggrund gesetzt. Der Traggrund kann von beliebiger Gestalt sein, etwa ein natürlicher Traggrund wie zum Beispiel Fels oder Eis, oder ein künstlich erstellter Traggrund aus Beton, Stahlbeton, Holz oder einem anderen Material.
[0003] Bisher werden für die Sanierung von Baustrukturen, deren Lastaufnahme- Kapazitäten sich erniedrigten, oder solchen, die dem Risiko einer wesentlichen Deformation infolge von unvermittelt steigenden Lasten ausgesetzt sind, vor allem äussere mechanische Spannungselemente eingesetzt, die mechanisch oder hydraulisch vorgespannt werden. Im Zusammenhang mit dem Anbringen solcher Spannungselemente spielen die Anker eine grosse Rolle. Sollen Ankerstäbe in einem in das Bauwerk eingebrachten Loch hohe Lasten aufnehmen, so ist die Kraftübertragung vom Bauwerk auf den Ankerstab von entscheidender
Bedeutung. Gebräuchliche Systeme setzen Stahlstangen mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturen wie beispielsweise Gewinde, gerippte oder andere Strukturen als Ankerstäbe ein, und diese werden mittels einer Füllmasse im Ankerloch mit dem Traggrund kraftschlüssig verklebt. Die Füllmasse besteht vorzugsweise aus Polymerverbindungen auf Zweikomponenten-Basis oder solchen auf zementöser Basis. Die Füllmasse wird injiziert oder als Zweikomponenten-Patrone in das Bohrloch eingelegt. Nach Aushärtung der Füllmasse ist der Anker belastbar.
[0004] Bei vielen Bauwerken mit weit auskragenden Betondecken werden dieselben randständig und auch durch Säulen abgestützt, etwa bei Tiefgaragen. Die Ansatzstellen bei den Säulen sind besonders belastet und es droht dort ein „Durchstanzeffekt" bei Überbelastung. Zur Verhinderung dieses Effektes werden Durchstanzbewehrungen in die Betonabdeckung eingebaut. Bei einigen Bauwerken sind diese Durchstanzbewehrungen zu wenig stark ausgeführt oder fehlen überhaupt und sie sollten entsprechend saniert werden. Hierzu werden ebenfalls Anker im Bereich der Säulenabstützungen nachträglich eingebaut, wozu zylindrische Bohrungen in den Beton eingebracht werden. Die eingelassenen Anker in Form von Stahlstangen werden hernach mittels eines Injektionsmörtels oder Klebstoffes, zum Beispiel mittels eines Epoxyharzes, im Loch verklebt und mittels einer Gewindemutter und Widerlagerplatte von der Abdeckungsseite her vorgespannt.
[0005] Das Einkleben der Stahlstangen ist allerdings anfällig für Fehler. Grössere oder kleinere Lufteinschlüsse in der verankernden Masse können nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden. Ein weiterer Nachteil dieses Verankerns liegt darin, dass der Anker-verstärkte Bereich der Abdeckung sich weitgehend einer wärmebedingten Verformung starr widersetzt, womit bei hoher Wärmebelastung die Gefahr besteht, dass Spannungsrisse und entsprechende Abdeckungsbrüche sich von den Säulenbereichen in die freitragenden Abdeckungsbereiche verlagern. Aufgrund der entlang der Ankerstabes verteilten Verankerungsverklebung ist ein Spannen des Ankerstabes, etwa durch Anziehen einer widergelagerten Mutter an
einem Endgewinde des Ankerstabes nach dem Aushärten der Klebemasse nicht mehr möglich.
[0006] Alternative Verankerungssysteme arbeiten mit einer Endverankerung. Zum Beispiel zeigt die WO 2009/027543 ein solches Endverankerungssystem. Am Ende des erstellten Sackloches wird eine Kavität ausgeräumt, in welche nach dem Setzen des Ankers ein Epoxyharz als Verankerungsmedium unter Druck eingepumpt wird. Dabei sichert ein verbleibender Zwischenraum zwischen der Wandung der Sackbohrung und dem Ankerstab die Entlüftung des sich füllenden Raumes der Aufweitungskavität, die mit einer strukturierten Oberfläche ausgebildet wird, etwa mit umlaufenden Rillen für eine besonders gute Verkrallung. Des Weiteren sind Anker mit mechanischen Widerhaken in ihrem Endbereich bekannt. Alle Endverankerungen aber weisen den Nachteil auf, dass die Länge des Ankerstabes nicht für eine Kraftübertragung auf den Beton genutzt wird, sondern der Anker eben nur in seinem Endbereich Kraft überträgt.
[0007] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verankerungssystem und ein Verfahren zu dessen Applikation anzugeben, bei welchem die Kraftübertragung des Stahlankers in den Traggrund über die gesamte Verankerungslänge erfolgt. Das Verfahren zur Applikation soll nach Aushärtung der Füllmasse eine lineare Vorspannung des Ankers über seine gesamte Länge ermöglichen.
[0008] Diese Aufgabe wird gelöst von einem Verankerungssystem für feste Traggründe, das sich dadurch auszeichnet, dass der Ankerstab aus einer Formgedächtnis-Legierung („Shape Memory Alloy" - SMA) von polymorpher und polykristalliner Struktur besteht, welche durch Erhöhung ihrer Temperatur aus ihrem martensiten Zustand auf ihren austeniten Zustand bringbar ist, in welchem sie in einen vorgespannten Zustand übergeht wenn sie fest verankert (eingemörtelt) ist.
[0009] Die Aufgabe wird weiter gelöst durch das Verfahren zur Applikation dieses Verankerungssystems, das sich dadurch auszeichnet, dass
a) eine Ankerbohrung im zu verstärkenden Traggrund erstellt wird,
b) ein Ankerstab aus einer Formgedächtnis-Legierung (SMA) in Form einer Stange mit rauer Oberflächenstruktur in die Ankerbohrung gesetzt wird, c) der Raum zwischen Ankerstab und Wandung der Ankerbohrung vollständig mit einer hitzebeständigen Füllmasse verfüllt wird,
d) der Ankerstab aus Formgedächtnis-Legierung (SMA) nach Aushärtung der Füllmasse von seinem aus der Füllmasse herausragenden Stummel her durch Wärmeeinbringung auf die Temperatur seiner austeniten Phase erhitzt wird, sodass eine lineare Vorspannung innerhalb der Füllmasse erzeugt wird.
[0010] Anhand der Zeichnungen wird das Verankerungssystem vorgestellt und in der nachfolgenden Beschreibung beschrieben und seine Funktion und Wirkung wird erklärt. Ausserdem wird das Verfahren zum Applizieren diese Verankerungssystems beschrieben und erklärt.
Es zeigt:
Figur 1 : Ein vorbereitetes Ankerloch;
Figur 2: Ein Ankerloch mit eingesetztem Ankerstab vor der Verfüllung des
Ankerlochs;
Figur 3: Ein Ankerloch mit eingesetztem Ankerstab und Verfüllung des freibleibenden Raumes mit dem Verankerungsmedium, beim Einbringen von Wärme in den Gewindestab;
Figur 4: Den fertig gesetzten und vorgespannten Anker.
[001 1] Zunächst muss das Wesen von Formgedächtnis-Legierungen [engl. Shape Memory Ailoy (SMA)] verstanden werden. Es handelt sich um Legierungen, die eine bestimmte Struktur aufweisen, die wärmeabhängig veränderbar ist, jedoch nach Wärmeabfuhr wieder in ihren Ausgangszustand zurückkehrt. Wie andere Metalle und Legierungen, enthalten SMA's mehr als eine Kristallstruktur, sind also
polymorph und somit polykristalline Metalle. Die dominierende Kristallstruktur der SMAs hängt einerseits von ihrer Temperatur ab, andrerseits von der von aussen wirkenden Spannung - sei es Zug oder Druck. Die Phase auf hoher Temperatur heisst austenit, jene auf der tiefen Temperatur martensit. Das Besondere an diesen SMAs ist, dass sie ihre initiale Struktur und Form nach Erhöhen der Temperatur in die hohe Temperaturphase wieder annehmen, auch wenn sie zuvor in der tiefen Temperaturphase deformiert wurden. Dieser Effekt kann ausgenutzt werden, um Vorspannkräfte in Baustrukturen zu applizieren.
[0012] Wenn keine Wärme künstlich in das SMA eingebracht oder aus ihm abgeführt wird, so befindet es sich auf der Umgebungstemperatur. Die SMAs sind innerhalb eines artspezifischen Temperaturbereichs stabil, das heisst ihre Struktur ändert sich innerhalb von gewissen Grenzen der mechanischen Belastung nicht. Für Anwendungen in der Baubranche im Aussenbereich wird der Schwankungsbereich der Umgebungstemperatur von -20°C bis +60°C vorausgesetzt. Innerhalb dieses Temperaturbandes sollte also ein SMA, das hier zum Einsatz kommt, seine Struktur nicht verändern. Die Transformations- Temperaturen, bei denen sich die Struktur des SMA's ändert, kann je nach Zusammensetzung der SMAs beträchtlich variieren. Die Transformationstemperaturen sind auch lastabhängig. Mit steigender mechanischer Belastung der SMA steigen auch seine Transformationstemperaturen. Wenn das SMA innerhalb gewisser Belastungsgrenzen stabil bleiben soll, so ist diesen Grenzen grosse Beachtung zu schenken. Werden SMAs für Bauverstärkungen eingesetzt, so muss nebst der Korrosionsbeständigkeit und Relaxationseffekte auch die Ermüdungsqualität der SMAs berücksichtigt werden, besonders wenn die Lasten über die Zeit variieren. Dabei unterscheidet man zwischen der strukturellen Ermüdung und der funktionelle Ermüdung. Die strukturelle Ermüdung betrifft die Akkumulation von mikrostrukturellen Defekten wie auch die Formation und die Ausbreitung von Oberflächen-Rissen, bis das Material letztendlich bricht. Die funktionelle Ermüdung hingegen ist die Folge der graduellen Degradation entweder des Formgedächtnis-Effektes oder der Dämpfungskapazität durch auftretende mikrostrukturelle Veränderungen im SMA. Das Letztere ist verbunden mit der
Modifikation der Spannungs-Dehnungskurve unter zyklischer Belastung. Die Transformations-Temperaturen werden dabei ebenfalls verändert.
[0013] Für das Aufnehmen von dauerhaften Lasten im Bausektor eignen sich SMA auf der Basis von Eisen Fe, Mangan Mn und Silizium Si, wobei die Zugabe von bis zu 10% Chrom Cr und Nickel Ni das SMA zu einem ähnlichen Korrosionsverhalten bringt wie rostfeier Stahl. In der Literatur findet man, dass die Zugabe von Kohlenstoff C, Kobalt Co, Kupfer Cu, Stickstoff N, Niobium Nb, Niobium-Karbid NbC, Vanadium-Stickstoff VN und Zirkonium-Karbid ZrC die Formgedächtnis- Eigenschaften in verschiedener Weise zu verbessern vermögen. Besonders gute Eigenschaften zeigt ein SMA aus Fe-Ni-Co-Ti, welches Lasten bis zu 1000 MPa aufnimmt, hoch resistent gegen Korrosion ist, und dessen obere Temperatur zur Überführung in den austeniten Zustand ca. 100°C beträgt.
[0014] Das vorliegende Verankerungssystem macht sich die Eigenschaften von SMAs zunutze. Die Anker in Form von Rundstählen mit rauen Oberflächen, zum Beispiel mit Gewindeoberflächen, werden in die Ankerbohrungen eingesetzt und die Ankerbohrungen mit einer hitzebeständige Polymer-Masse verfüllt, wodurch die Anker darin verankert werden. Als Besonderheit bestehen die Ankerstäbe aus einer Formgedächtnis-Legierung (SMA), welche so ausgelegt ist, dass durch Wärmeintrag die Legierung in ihren Ursprungszustand zurückkehrt, das heisst in einen kontrahierten Zustand. Werden die Ankerstäbe also auf die Temperatur für den austeniten Zustand erhitzt, so nehmen sie ihre ursprüngliche Form an und behalten diese bei, auch unter Last. Der erzielte Effekt ist, dass die in die hitzebeständige Füllmasse eingegossenen Ankerstäbe nach Erhitzung infolge der durch die Einbetonierung verhinderten Rückformung ihrer Formgedächtnis- Legierung (SMA) eine Vorspannung erzeugen, wobei sich diese Vorspannung gleichmässig bzw. linear über die gesamte Länge der Anker erstreckt. Die ausgehärtete Füllmasse gewährleistet, dass Anker in der Ankerbohrung mit sehr hohen dauerhaften Klebkräften verankert ist.
[0015] Für das praktische Setzen eines solchen Ankers wird daher wie folgt vorgegangen: Zunächst wird von der Aussenwand 1 der Baustruktur aus eine
Ankerbohrung 3 im Beton 2 oder Fels erstellt, wie in Figur 1 dargestellt. Dann wird ein Anker 4 in Form einer Stahlstange aus einer Formgedächtnis-Legierung (SMA) mit rauer Oberflächenstruktur in die Ankerbohrung 3 eingesetzt, sodass diese in der Bohrung möglichst koaxial verläuft, wie das in Figur 2 gezeigt ist. Eine Gewindestange eignet sich besonders wegen ihrer spezifischen Oberflächenstruktur als Ankerstab, wobei die Oberfläche eines Ankerstabes aber auch irgendwelche anders geformten Noppen oder Rippen aufweisen kann. Dann wird der Raum zwischen diesem Ankerstab 4 und der Wandung der Ankerbohrung 3 vollständig mit einer hitzebeständigen Füllmasse 5 verfüllt, vorteilhaft mit einer hitzebeständigen Polymermatrix. Dieser Zustand ist in Figur 3 gezeigt. Der Ankerstab ist jetzt fest in die ausgehärtete Füllmasse eingemörtelt. Im nächsten Schritt wird der Ankerstab 4 durch Wärmeeinbringung von seinem äusseren, aus der Ankerbohrung herausragenden Stummel her auf eine Temperatur zwischen 150°C und 300°C erhitzt. Das kann im einfachsten Fall mittels eines Gasbrenners erfolgen, indem dessen Flamme auf den aus der Ankerbohrung 3 herausragenden Stummel der Ankerstange 4 gerichtet wird. Vorteilhafter aber wird ein elektrisch oder mittels Gas betriebenes Heizgerät 7 aussen um den aus der Gebäudestruktur herausragenden Ankerstab 4 angelegt, und Wärme H wird von demselben kontrolliert in den Ankerstab 4 eingeleitet. Die Pfeile im Heizgerät 7 deuten den Wärmefluss vom Gerät in den Ankerstab 4 an. Die nötige Temperatur soll 150° bis 300°C betragen, je nach der eingesetzten Formgedächtnis-Legierung (SMA) des Ankerstabs 4. Das Heizgerät 7 mit elektrischem Kabel 8 kann hierzu einen Temperaturfühler aufweisen, welcher auf dem herausragenden Ankerstab 4 anliegt und dessen Temperatur misst. Die Temperatur muss einfach sicherstellen, dass der Austen it-Zustand des Ankerstabs 4 über seine ganze Länge sicher erreicht wird. Es wird eine Zeitlang dauern, bis die Wärme H bis zuhinderst in das Ende des Ankerstabs 4 geflossen ist. Der Ankerstab 4 erwärmt auch die anliegende Füllmasse, weswegen diese hitzebeständig sein muss und wenigstens die erreichten Temperaturen von zwischen 150° bis 300° C unbeschadet aushalten muss, ohne ihre Struktur zu verändern.
[0016] Nach Abkühlung der Füllmasse 5 auf die Aussentemperatur bleibt der nun innerhalb seiner Verankerung vorgespannte Ankerstab 4 dank seiner
Materialeigenschaft dauerhaft weiter vorgespannt, auf einem Zug von 200 bis 500 Mega-Pascal (1 MPa = 106 N/m2). Er kann mittels einer Gewindemutter 9 und einer Widerlagerplatte 10, welche auf die Aussenwand 1 um die Ankerbohrung 3 gelegt wird, auf dieselbe einwirken. Solchermassen befestigte Ankerstäbe 4 sind aber in jedem Fall über ihre gesamte Länge gleichmässig gespannt.
Claims
1 . Verankerungssystem für feste Traggründe aller Art, mit einer Ankerbohrung (3) im Traggrund und in der Ankerbohrung (3) eingemörteltem Ankerstab (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerstab (4) aus einer Formgedächtnis- Legierung (SMA) von polymorpher und polykristalliner Struktur besteht, welche durch Erhöhung ihrer Temperatur aus ihrem martensiten Zustand auf ihren austeniten Zustand bringbar ist, in welchem sie in einen vorgespannten Zustand übergeht wenn sie fest verankert (eingemörtelt) ist.
2. Verankerungssystem für feste Traggründe aller Art nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerstab (4) aus einer Formgedächtnis- Legierung (SMA) aus Eisen Fe, Mangan Mn und Silizium Si, mit einer Zugabe von bis zu 10% Chrom Cr und Nickel Ni besteht.
3. Verankerungssystem für feste Traggründe aller Art nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerstab (4) aus einer Formgedächtnis- Legierung (SMA) aus Eisen Fe, Nickel Ni, Cobalt CO und Titanium Tl besteht, welche Lasten bis zu 1000 MPa aufnimmt und hoch resistent gegen Korrosion ist, und die einen Übergang in die austenite Phase auf ca. 100°C aufweist.
4. Verankerungssystem für feste Traggründe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerstab (4) aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht, die zusätzlich versetzt ist mit einem oder mehreren der folgenden Elemente: Kohlenstoff C, Kobalt Co, Kupfer Cu, Stickstoff N, Niobium Nb, Niobium-Karbid NbC, Vanadium-Stickstoff VN und Zirkonium-Karbid ZrC.
5. Verankerungssystem für feste Traggründe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerstab (4) aussen die Form eines Gewindestabes aufweist.
6. Verankerungssystem für feste Traggründe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Ankerstabs (4) mit unterschiedlich ausgerichtete Rippen nach Art von Armierungsstäben geformt ist.
7. Verfahren zur Applikation dieses Verankerungssystems, dadurch gekennzeichnet, dass
a) eine Ankerbohrung (3) im zu verstärkenden Traggrund (2) erstellt wird, b) ein Ankerstab (4) aus einer Formgedächtnis-Legierung (SMA) in Form einer Stange mit rauer Oberflächenstruktur in die Ankerbohrung (3 gesetzt wird,
c) der Raum zwischen Ankerstab (4) und Wandung der Ankerbohrung (3) vollständig mit einer hitzebeständigen Füllmasse (5) verfüllt wird, d) der Ankerstab (4) aus Formgedächtnis-Legierung (SMA) nach Aushärtung der Füllmasse (5) von seinem aus der Füllmasse herausragenden Stummel her durch Wärmeeinbringung auf die Temperatur seiner austeniten Phase erhitzt wird, sodass er infolge der verhinderten Kontraktion eine lineare Vorspannung innerhalb der Füllmasse (5) erzeugt.
8. Verfahren zur Applikation dieses Verankerungssystems nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass unter
c) der Raum zwischen Ankerstab (4) und Wandung der Ankerbohrung (3) vollständig mit einer hitzebeständigen Füllmasse (5) aus einer Polymerverbindung auf Zweikomponenten-Basis oder einer solchen auf zementöser Basis verfüllt wird,
d) der Ankerstab (4) aus Formgedächtnis-Legierung (SMA) nach Aushärtung der Füllmasse (5) von seinem aus der Füllmasse (5) herausragenden Stummel her durch Wärmeeinbringung auf eine
Temperatur zwischen 150°C und 300°C in seine austenite Phase überführt wird, sodass er infolge der verhinderten Kontraktion eine lineare Vorspannung innerhalb der Füllmasse (5) im Bereich von 200 bis 500 Mega-Pascal (1 MPa = 106 N/m2) erzeugt.
9. Verfahren zur Applikation dieses Verankerungssystems nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Vorspannung des Ankerstabes (4) in der Füllmasse (5) eine Widerlagerplatte (10) den Bereich um die Mündung der Ankerbohrung (3) aufgelegt wird und mit dem Ankerstab (4) verspannt wird.
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