Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verankerung faserverstärkter Kunststoff-Spannglieder mit einem am Kunst- stoff-Spannglied in Längsrichtung anliegenden Ankerstab.

Bekannt ist eine -Vorrichtung zur Verankerung von vorge- spannten Kunststoff-Spanngliedern (DE-OS 2610 915 A1), bei der mehrere metallische, flache Ankerstäbe züischen die Schich ten eines faserverstärkten Kunststoffteils geklebt werden, das aus mehreren faserverstärkten Bändern oder Platten aufgebaut ist. Die keilförmigen Ankerstäbe leiten die Zugkraft über seit liehe Ansätze in eine Ankerplatte. Um die Tragfähigkeit der Klebfuge zwischen Ankerstäben und -Kunststoffschichten zu ver¬ bessern, werden die Ankerstäbe durch Spannbacken quer zusam¬ mengepreßt.

Die Nachteile dieser Vorrichtung liegen einmal in der zeitaufwendigen und ausführungstechnisch schuierigen Herstelr lung der Klβbefggen. Zum anderen führen die steifen metalli«^ sehen Ankerstäbe zusammen mit dem stärker dehnbaren Kunststoff zu hohen Spannungsspitzen in den Klebfugen.

Da die Ankerstäbe fest mit dem Kunststoff eil verbunden sind, ist nach dem Vorspannen eine Abstützung der Ankerplatte durch lange Druckkörper erforderlich, die die Baulänge der Verankerung erheblich vergrößern.

Eine weitere Schwierigkeit entsteht dadurch, daß bei lan¬ gen Kunststoff-Spanngliedern der Dehnueg am Spannanker so groß wird, daß mehrere Pressenhübe notwendig werden. Bei jedem Zu¬ rückfahren der Presse muß das erst teilweise vorgespannte Spannglied verankert werden. Dazu müßten jedoch mehrere An¬ kerstäbe hintereinander in das Spannglied geklebt werden, was aus konstruktiven Gründen nicht möglich ist. Für das Vorspan¬ nen in mehreren Pressenhüben ist demnach die bekannte Veran¬ kerung nicht geeignet. Uegen der geringen Festigkeit der Kunststoffmatrix und der Querdruckempfindlichkeit^der eingebetteten Fasern können Kunststoff-Spannglieder nicht, wie bei Stahldrähteπ bekannt, mit Keilen verankert werden.

Auch Gewindeverankerungen für Spannstäbe aus Stahl, wie sie nach DE PS 25 37 649 mit langen, sich zum Ende verjüngen¬ den nuttern vorgeschlagen werden, sind wegen der in etwa vier¬ fachen Dehnungen der Kunststoff-Spannglieder gegenüber solchen aus Stahl nicht verwendbar. Die Mutter würde sich entweder nur im gespannten oder nur im ungespannten Zustand drehen lassen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verankerungsvorrich¬ tung mit vorgefertigten Elementen aus faserverstärktem Kunst¬ stoff bei geringem Querdruck und gleichmäßiger niedriger Be¬ anspruchung der Kunststoff atrix des Spanngliedes zu schaffen- und die Vorspannung mit mehreren Pressenhüben zu ermöglichen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vexan erungsvorrich- tung lassen sich in folgenden Punkten zusammenfassen: 1. Die Schubbeanspruchung in der Profilierung sinkt er¬ heblich ab im Vergleich zur Verankerung eines Spanngliedes in einem metallischen, nahezu starren Ankerstab, weil Spann¬ glied und Ankerstab in etwa gleiche Abmessungen besitzen und beide Elemente sich deshalb in gleicher Größenordnung dehnen. 2. Die Schubbeanspruchung in der Profilierung wird da¬ durch weiter vermindert, daß der Dehnungsverlauf über die Länge des Ankerstabes durch eine gestaffelte Faserbeuehrung der Dehnung des Spanngliedes weitgehend angepaßt uird.

3. Die Schubbeanspruchung in der Profilierung läßt sich schließlich über die Länge des Ankerstabes planmäßig steuern. Da die Spannkraft ausschließlich über den Ankerblock in den Beton geleitet wird, ist die mögliche wirksame Länge des An- kerstabes nur durch konstruktive Bedingungen begrenzt.

4. Die sich in der Profilierung entwickelnden Querdruck¬ kräfte werden durch die rohrförmige Distanzhülse zuverlässig aufgenommen. Eine Keiluirkung zwischen Spannglied und Anker¬ stab ist ausgeschlossen. 5. Die Vorspannung in mehreren Pressenhüben wird dadurch möglich, daß für die provisorische Verankerung der Spannglie¬ der auswechselbare Ankerstäbe mit passender Profilierung ver¬ wendet werden.

6. Zum Ausgleich der Maßtoleranzen von Spannglied-Durch- messer und Banddicke der Ankerstäbe erhalten die Außenfläche der. Ankerstäbe und die Distanzhülsen eine konische Form in Längsrichtung.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 den Längsschnitt einer festen Verankerung (Festanker

Fig. 2 einen zu Fig. 1 gehörenden Querschnitt im Bereich de Ankerstäbe

Fig. 3 den Längsschnitt einer beweglichen Verankerung (Span anker) Fig. 4 _ ;den Längsschnitt einer Stoßverbindung

Fig. 5 die Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer fe¬ sten Verankerung (Festanker)

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform für eine feste Ver ankerung von Kunststoff-Spanngliedern in Spannbeton zeigt ein Spannglied 4 mit kreisförmigem Querschnitt und einer durchlau¬ fenden Profilierung 3, die aus schraubenförmig angeordneten Rippen oder anderen Profilformen besteht. Zwei als Halbschale ausgebildete, bandartige Ankerstäbe 1 umfassen das Spannglied 4 und übernehmen über die Profilierung 3 dessen Kraft. Am ^' äußeren Ende der beiden Ankerstäbe 1 sind Ankerblöcke 2

angeordnet, die im Längsschnitt eine annähernd dreieckige Form besitzen und im Querschnitt zusammen kreisförmig ausge¬ bildet sind, um sich dem ebenfalls kreisförmigen Querschnitt des Spanngliedes 4 anzupassen. Die kreisringförmige Auflagerfläche 9 der beiden Ankerblöcke überträgt die Vorspannkraft auf die Ankerplatte 10, die bevor¬ zugt aus faserverstärktem Kunststoff besteht und im übrigen abhängig von der Anzahl der zu verankernden Spannglieder in bekannter Ueise gestaltet ist. Zur Lagesicherung der Ankerstäbe 1 am Spannglied 4 dient die rohrförmige Distanzhülse 5 aus faserverstärktem Kunststoff. Sie übernimmt gleichzeitig die in der Profilierung 3 auftre¬ tenden Querdruckkräfte und besitzt eine entsprechende Ring¬ bewehrung. Um einen festen Sitz der Ankerstäbe 1 auf dem Spannglied 4 zu sichern, erhalten die Außenflächen der Anker¬ stäbe 1 und die Distanzhülse 5 eine konische Form. Durch Ver¬ schieben der Distanzhülse 5 in Längsrichtung Werdern die un¬ vermeidbaren Maßtoleranzen der Verankerungsstäbe 1, der Di¬ stanzhülse 5 und des Spanngliedes 4 ausgeglichen. Der in Fig. 2 dargestellte durchgehende Schlitz zwischen den beiden Ankerstäben 1 mit den Ankerblöcken 2 ist so groß, daß er auch bei minimalem Durchmesser des Spanngliedes 4 noch offen bleibt. Die in der Ankerplatte 10 enthaltene Öffnung 11 und die Ab- messungen des Hüllrohres 7 sind so festgelegt, daß die Veran¬ kerung sich ungehindert verfor en kann. Die Distanzhülse 5 dient als Zentrierung des Spanngliedes 4 in der Öffnung 11. Die in Fig. 1 dargestellte Lage des Ankerblockes 2 am äußeren, zum Bauteilrand gerichteten Endendes Ankerstabes 1 ist nur zweckmäßig bei einer festen Verankerung. Vom Ankerblock 2 aus gehend nimmt die Dehnung im Spannglied 4 bei Null beginnend nach innen linear zu, so daß die Verformungen (Verlängerung) des Spanngliedes 4 und damit die des Ankerstabes 1 parabolisc anwachsen. Der Ankerstab 1 kann diesen Verformungen nur folge wenn seine Zugsteifigkeit im Bereich des Ankerblocks groß ist und dann nach innen hin durch Verringerung der Faserbeuehrung und der Banddicke abnimmt. Nur bei dieser Ausführungsform

ergibt sich die geplante, über die Länge des Anker ^' stabes 1 konstant verlaufende Beanspruchung der Profilieruπg 3, das erwünschte Minimum der Verankerungslänge und eine hohe Schwingfestigkeit in der Profilierung 3. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform eines Spannankers für Kunststoff-Spannglieder in Spannbeton muß der Ankerblock umgekehrt am inneren, in das Bauteil gerichteten Ende des An¬ kerstabes 1 angeordnet werden.

Vom Ankerblock 2 ausgehend nimmt die Dehnung im Spannglied 4 mit der vollen Dehnung beginnend linear nach außen ab, so daß die Verformungen (Verkürzung) des Spanngliedes 4 und damit di des Ankerstabes 1 parabolisch anwachsen. Um diesen Verformung folgen zu können, erhält der Ankerstab 1 eine nach außen hin abnehmende Zugsteifigkeit. Damit ergibt sich auch die geplant konstant verlaufende Beanspruchung in der Profilierung 3 und das Minimum der Verankerungslänge.

Im übrigen entspricht der Aufbau des in Fig. 3 gezeigten Span ankβrs dem des Festankers in Fig. 1.

Zusätzlich erhält der Ankerblock 2 in Fig. 3 eine Zentrier- platte 12, mit der die zentrische Lage des Spanngliedes 4 in der Öffnung 11 der Ankerplatte 10 gesichert wird. Für das Vorspannen wird zunächst nur die Distanzhülse 5 auf das Spannglied 4 geschoben. Anschließend wird mit einer Spann presse, die sich in bekannter Ueise auf die Ankerplatte 10 ab- stützt, das Spannglied 4 gedehnt.

Nach Erreichen der vollen Vorspaπnkraft werden die als Halb¬ schale ausgebildeten Ankerstäbe 1 um das Spannglied 4 gelegt und mit der Distanzhülse 5 gegen Verschieben gesichert. Danach wird der Druck in der Spannpresse abgelassen und die Veran- kerungsvorrichtung übernimmt die Einleitung der Spannkraft in die Ankerplatte 10.

Bei diesem als Normalfall anzusehenden Vorspannvorgang mitei- nem Pressenhub entspricht die Profilierung des ungedehnten An- kerstabes 1 der des voll vorgespannten Spanngliedes 4. Die unvermeidbaren Längentoleranzen in der Profilierung aus Abmessungen, Uerkstoffeigenschaften und Pressenkraft werden durch ein geringes "Spiel" in der Profilieruπg 3 und, falls

erforderlich, durch eine leichte "Überspannung" ausgegli-» ^" chεn.

Sind bei langen Spanngliedern zuei oder auch v/ier Pressenhübe notwendig, so werden für die provisorischen Zwischenveranke- rungen besonders gekennzeichnete Ankerstäbe 1 verwendet, dere Profilierung 3 der 0,5-fachen bzw. der 0,25-fachen und 0,75- fachen Vorspannkraft entspricht. Die endgültige Verankerung erfolgt dann wieder mit dem "Normal"ankerstab für die volle Spannkraft. Die Verankerung gemäß Fig. 3 läßt sich auch bei Vorspannung mit sofortigem Verbund vorteilha t__dort.einsBtzen, wo gerippt Drähte mit großer Tragkraft und großem Durchmesser auf mög¬ lichst kurzer Länge verankert werden sollen, wie es z. B. bei den Auflagerpunkten vorgespannter Dachbinder der Fall ist. Die am inneren Ende der Ankerstäbe 1 befindlichen Ankerblöcke übertragen bei dieser Ausführungsform die Spannkraft über die vergrößerte Auflagerfläche 9 direkt in den Beton. Der weitere Aufbau der Verankerungsvorrichtung entspricht dem in Fig. 3. Die Distanzhülse wird in diesem Fall vor dem Vorspannen auf das Spannglied geschoben. Die Ankerstäbe 1 werden als Halb- schalen nach dem Vorspannen aufgesetzt und mit der Distanz¬ hülse gesichert.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform der Verankerung is für den Stoß zweier Spannglieder vorgesehen. Die als Halbscha le ausgebildeten Ankerstäbe 1 umfassen die Enden der Spanngli der 4. Der Ankerstab 1 ist konstruktiv so ausgebildet, daß zwei sich gegenüberliegende Festanker gemäß Fig. 1 im Bereich der Ankerblöcke miteinander verbunden werden. Diesem Prinzip folgend nimmt die Banddicke des Ankerstabes 1 von der Mitte z beiden Enden hin ab. Außerdem sind zuei Distaπzhülsen 5 not¬ wendig, um den festen Sitz der Profilierung 3 auf den beiden Spanngliedεrn zu sichern.

Eine weitere Ausführungsform des in Fig. 1 beschriebenen Fest ankers ist in Fig. 5 dargestellt. Beim Spannen eines Festankers gemäß Fig. 1 verringert sich de Durchmesser des Spanngliedes 4. Der Durchmesser der Distanz- hülse 5 hingegen wird durch die Sprengkräfte in der Profilier

vergrößert. Beide Verformungen lockern den ursprünglich feste Formschluß in der Profiliεrung 3.

Dieser Nachteil wird bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 da¬ durch vermieden, daß der Ankerstab 1 das Spannglied 4 in Form einer langgestreckten Mutter 13 umschließt und die gestaffelt Faserbeuehrung zwei gegensinnig laufende Wendeln 14 bildet. Die in dieser Form angeordnete Faserbewehrung wirkt wie eine Strumpfartige Hülle um das Spannglied 4, die bekanntlich unte Längszug ihren Duichmesser verkleinert bzw. hier einen vortei haften Querdruck auf die Profilierung 3 erzeugt. Über die Uen delsteigung läßt sich die Größe des Querdrucks steuern. Da sich das Verhältnis von Querdruck und Längszug des Ankersta¬ bes 1 laufend ändert, ist eine Kombination aus Faserbeuehrung mit Uendeln 34 und Str.ängen 15 in Längsrichtung zweckmäßig. Die Profilierung 3 der in Fig. 5 gezeigten Mutter 13 und des Spanngliedes 4 ist als Schraub .gewinde ausgebildet. Da die Mutter immer vor dem Spannen aufgeschraubt wird, ist die Ge¬ windesteigung für Mutter und Spannglied gleich. Die Ausführungsform der Verankerung gemäß Fig. 5 gilt sinnge- maß ebenso für die Stoßverbindung gemäß Fig. 4.

Als Querschnittsform für die Kunststoffspannglieder sind nebe dem Kreis auch ovale oder rechteckige Formen ohne Änderung de Verankerungsprinzips öglio.h. Bei derartigen Querschnitten we den auch die Ankerstäbe entsprechend geformt, um die für die Profilierung notwendige Berührungsfläche zwischen Spannglied und Ankerstab zu schaffen.

Sollen die Spannglieder räumlich gekrümmt geführt werden, so ist eine Aufteilung der flach-rech ^' teckigen Querschnitte in mehrere, annähernd quadratische Querschnitte zweckmäßig, weil dadurch Nebenspannungen infolge der Spanngliedkrümmung abge¬ baut werden.