DE1509062A1 - Vorrichtung zum verankern von stahldraehten beim vorspannen von bauelementen aus beton - Google Patents

Description

Vorrichtung zum Verankern von Stahldrähten beim Vorspannen von Bauelementen aus Beton.

Bei der Erzeugung von Bauteilen aus vorgespanntem Beton um-, fassen beim Verankern nach dem Verkeilungsverfahren die Stahldrähte den Keil von zwei oder mehreren Seiten, ziehen ihn in die konische Öffnung der Büchse hinein und verursachen dabei schräge seitliche Drücke, die in einem bestimmten Augenblick die Verankerung der Drähte herbeiführen, nachdem der Gleichgewichtszustand erreicht ist. Bei allen Vorspannungsmethoden und so auch beim Vorspannen nach dem Verkeilungsverfahren ist es besonders wichtig, daß die Abmessungen des Ankers der Vorspannkraft entsprechend möglichst klein gehalten werden, d.h. daß der Keil eine möglichst kleine Auflagefläche des Betons einnimmt, wodurch es ermöglicht wird, daß am Ende des Betonelementes auf eine bestimmte Betonfläche eine größere Vorspannkraft aufgefangen und verankert werden kann. Andererseits muß der Anker eine völlige Sicherheit der Verankerung gewährleisten, so daß bei einer Festigkeitsprüfung der Stahldrähte bis zum Bruch diese an der Verankerungsstelle ungefähr den gleichen Bruchfestigkeitswert aufweisen wie außerhalb der Verankerungsstelle. Dabei ist von größter Wichtigkeit, daß das Eingreifen - Verankern - der Drähte allmählich erfolgt und daß es am kleinsten an der Stelle ist, an der die Drähte in den Anker hereinkommen und vollständig erst an der Stelle wird, an der die Drähte aus dem Anker heraustreten. Wenn dies verwirklicht wird, kann man erreichen, daß die Drähte im Augenblick des Bruches an der Verankerungsstelle die gleiche Tragfähigkeit aufweisen wie am freien Teil des

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Bei der Konstruktion des Keiles ist darauf zu achten, daß eine stärkere Reibung an der Beriüirungsstelle zwischen Draht und Keilmantel gesichert ist. Dies wird bei bekannten Vorrichtungen durch Verzahnung des Keilmantels erreicht. Eine solche Verzahnung hat jedoch den Nachteil, daß sie bei starken seitlichen Drücken zur Beschädigung - ja zum Einschneiden - der Drahtoberfläche führt, wodurch die Tragfähigkeit der Drähte herabgesetzt wird.

Bei anderen bekannten Vorrichtungen ist der Keil mit Längskanälen versehen, die zur Einbettung der Drähte dienen« Bei einer derartigen Ausführung ist jedoch das Reibungsproblem nur ungenügend gelöst, während die volle Ausnützung der Verankerung durch das Keilverfahren erschwert wird.

Zur Verbesserung der Reibung wurde bei einer anderen bekannten Anordnung der Spanndraht selbst mit Querrippen versehen, die sich miteinander und mit der Keilbüchse verzahnen. Diese bekannte Anordnung hat insbesondere den Nachteil, daß die Herstellung dir Spanndrähte sehr kompliziert ist und daher ganz erheblich verteuert wird.

Die vorliegende Erfindung löst die angeführten, sehr wesentlichen Probleme der Verankerung der Drähte auf eine einfache und sichere Weise dadurch, daß die Stahlbüchse für den Keil eine veränderliche Wandstärke, die entweder konisch oder stufenförmig ausgeführt ist, und mehrere ringförmige Erweiterungen besitzt, um die Vorspannkräfte auf den Beton zu übertragen und auf mehrere Plansche zu verteilen, wobei die Oberfläche des Keils stellenweise mit eingeprägten Vertiefungen versehen ist, welche mit einer Masse aus scharfen, harten Körnern und einem Bindemittel ausgefüllt sind, oder in die Oberfläche des Keils scharfe Körner aus sehr hartem Material eingedrückt sind.

Durch die doppelte oder vielfache Erweiterung der Büchsenwände gewinnt man bei der Übertragung der Vorspannkraft von dem Anker auf den Beton die Möglichkeit, diese Kraft gleichzeitig auf mehrere Schichten an der Oberfläche und in der Tiefe des Betons zu verteilen. Dadurch verringern sich die Abmessungen des Ankers

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wesentlich, ohne daß die lokalen Spannungen des Betons unterhalb des Ankers das erlaubte Maß überschreiten. Bei der Prüfung der Sicherheit des Ankers mit konisch verdickten Wänden, der in einen Betonblock eingebaut ist, wird man feststellen, daß immer die Tendenz besteht, den Anker keilmäßig in den Beton einzudrücken und dadurch bedeutende seitliche Kräfte hervorzurufen, die zu Rißbildungen Anlaß geben, so daß man gezwungen ist, die Spiralarmaturen um den Anker herum zu verstärken. Erweitert man die Büchsen am unteren Ende und / oder in der Mitte, so wird bei der Übertragung der Vorspannkraft jede Möglichkeit einer Y/irkung des Keils auf den Beton beseitigt. Die auf diese Weise verringerte Ankerfläche auf den Auflagestellen gestattet letzten Endes eine dichtere Verteilung der Anker selbst, d.h. daß man an dem gleichen Betonquerschnitt eine größere Vorspannkraft verankern kann.

Bei der Büchsenkonstruktion mit veränderlicher Wandstärke nach der Erfindung entsteht die Möglichkeit einer ungleichmäßigen Deformierung der Büchsenwände und damit auch die Möglichkeit, die Drähte allmählich zu erfassen, wie dies schon früher hervorgehoben wurde. Dies kann man erreichen, indem die untere Büchsenerweiterung oder die untere und mittlere Erweiterung der Büchse an einigen Stellen bis zur Grunddimension der Büchsenwand durchschnitten wird, so daß es bei einem starken, schrägen, seitlichen und linienförmigen Druck auf den Draht zu einem plastischen Nachgeben der Büchsenwand kommt, das unten am Eingang der Drähte in die Büchse beginnt und allmählich bis zum Austritt der Drähte aus der Büchse nachläßt. Demgegenüber wird bei allmählicher, stufenweieer oder schräger Verdickung der Wände der Widerstand gegen die Deformierung größer und damit auch die Aufnahme eines immer größeren Teiles der Kraft, die das Eindrücken der Drähte zugleich mit dem Keil in die konische Öffnung der Büchse hervorruft. Am oberen Ende ist die Büchsenwand bedeutend erweitert, wodurch eine Verformung völlig verhindert ist, so daß es zu einer vollen Kraftaufnahme kommt. Durch eine entsprechende Auswahl der Wandstärke und der Härte des Büchsenmateriais kann erreicht werden, daß bei der Probebelastung bis zum Bruch keine Verminderung

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der Tragfähigkeit der Drähte eintritt.

Durch die Erfindung wird auch das Problem der erhöhten Reibung zwischen Keil und den Drähten auf sichere Weise gelöst, ohne dabei die Tragfähigkeit der Drähte beim Bruch zu vermindern. Die Erfindung sieht am Keilmantel kanal- oder furchenfönnige, auch einzeln vorkommende, durch stellenweise Eindrücke entstandene Vertiefungen vor, die sodann mit einer Masse ausgefüllt werden, die aus harten, scharfen, winzigen Bruchstücken, die mit einem geeigneten Bindemittel gebunden sind, zusammengesetzt ist. Hierdurch wird einerseits die Reibung erhöht und andererseits werden ungleichmäßige Drücke an der Oberfläche des Drahtes hervorgerufen. Das Gleiche wird nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, daß in den Keilmantel sehr harte, feine und winzige Bruchstücke aus verschiedenen Materialien eingedrückt werden. Bei starkem seitlichen Druck des Keilmantels auf die Drahtoberfläche wird es dann wegen der Verschiedenheit der Materialien an dem Keilmantel zu einer stellenweisen Erhöhung des Anpreßdrucks und der Reibung bei gleichzeitigem Eindringen der harten Körper an den Berührungsstellen zwischen Keil und Drähten kommen.

Der Vorteil eines solchen kanallosen Keils besteht in der Möglichkeit, eine beliebig große Anzahl von Drähten erfassen zu können. Weiterhin hat das Keilverfahren mit erhöhter Reibung nach der Erfindung den Vorteil, daß die Berührungsflache zwischen Keil und Draht nahezu linienweise verringert werden kann, was eine wesentliche Verringerung der Herstellungskosten für den Keil ermöglicht» Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß der Keil aus weicherem Material hergestellt werden kann, das sich bei der Spannung des Drahtes bis zum Bruch durch Quetschungsverformungen anpaßt und so den Tragfähigkeitswert der Drähte nicht vermindert.

Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Pig.1 zeigt die Ankerbüchse mit allmählicher Verstärkung seiner Wände im Querschnitt, Fig.2a, 2b und 3 eine Ansicht des Keilmantels, die Figo4 den Quer-

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schnitt nach der linie I-I und Pig.5 den Querschnitt nach der Linie U-II der Pig.1.

Die Pig.6 und 7 stellen eine Weiterbildung der Erfindung, bei der der Anker mit Bügeln zur Aufnahme einer Walze für Verlängerungsdrähte versehen ist, in zwei um 90° versetzten Ansichten dar. In Pig.8 ist eine andere Ausführungsform für denselben Zweck gezeigt.

Die Verankerung besteht aus der Stahlbüchse 1 mit einer mittleren konischen Öffnung, durch welche die zu verankernden Stahldrähte 3 gezogen werden, zwischen denen der Stahlkeil 2 eingedrückt wird. Die Büchse 1 ist so ausgeführt, daß an dem engeren Teil 23 der konischen Öffnung die Wandstärke nur so groß ist, daß sie an dieser Stelle im Augenblick der Verkeilung den auftretenden Seitenkräften nicht ganz widerstehen kann, so daß die vorgesehenen plastischen Verformungen auftreten. In der Portsetzung zum breiteren Konusteil 24 verstärkt sich die Büchsenwand allmählich derart, daß an deren oberem Ende jede Verformungsmöglichkeit der Wand aufhört und damit die Erfassung der Stahldrähte eine vollkommene wird. An der Stelle 24 ist die Büchsenwand 7 durch einen viereckigen Plansch 16 (Pig.4) verstärkt, um einen Teil der Vorspannkraft vom Anker auf den Beton zu übertragen. Der andere Teil der Vorspannkraft wird durch die in Form von runden Planschen 8 und 14 gebildeten Erweiterungen, die sich am unteren engeren und am mittleren Teil der Büchse 1 befinden, auf den Beton übertragen, wobei die Drücke auf die Plächan 11 und 15, die sich tiefer im Beton befinden, übergehen. Auf diese Weise wird der gleiche Betonzylinder, der die Ankerachse umfaßt, zur Aufnahme und Verteilung der lokalen Drücke auf den Beton an der Oberfläche und an mehreren tiefer liegenden Schichten ausgenützt. Um durch die Erweiterungen 8 und 14 die bereits erwähnten plastischen Verformungen der Wand nicht zu behindern, sind diese an mehreren Stellen 13(Pig.5) bis an die Grundstärke der Büchsenwand eingeschnitten.

Der konische Keil 2 ist aus weicherem Stahl hergestellt. Über

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seine ganze Oberfläche sind Vertiefungen 4 (Fig.2a,2b) verschiedener Form eingepreßt. Diese Vertiefungen werden mit eimern Gemisch 6 (Fig.1) aus feinkörnigem, hartem und scharfkantigem Material, z.B. Karborundumstaub, und einem geeigneten Bindemittel ausgefüllt.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung drückt man in den Keilmantel feine Körner 12 (Fig.3) ein, die ebenfalls aus einem sehr harten Material bestehen. Wenn beim Verankern die Drähte 3 den Keil 2 kräftig in die konische öffnung der Büchse 1 hineinziehen, entstehen starke schräge seitliche Kräfte, welche die weicheren Teile des Keilmantels (jene Flanschen, die durch Drücken nicht aohon nicht schon früher vertieft wurden) einquetschen. Die Härte der Drähte ist um ein Vielfaches größer als die des Keils bzw. des Keilstahles und so werden sich Längskanäle in den Keilmantel eindrücken, wobei sie auf ungleichmäßigen Widerstand stoßen und zwar abwechselnd an Stellen, die vorher keinen Quetschungen unterlagen und solchen, an denen Vertiefungen 4 eingedrückt wurden, die dann mit der Masse 6 ausgefüllt worden sind. In beiden Fällen werden sich die harten und scharfen Körner der Füllmasse an den Berührungsflächen der Drähte mit dem Keil einfressen und somit in bedeutendem Maße die Reibung zwischen Draht und Keil erhöhen, was schließlich einer der Hauptzwecke der Vorrichtung ist.

Die in den Fig.6 bis 8 gezeigten Ausführungen stellen Weiterbildungen der Vorrichtung nach der Erfindung zum Zweck der Verlängerung des Drahtbündeis dar. Zur Anbringung der Verlängerungsvorrichtung nach den Fig.6 und 7 besitzt der erweiterte obere Flansch 7, der eine quadratische Form hat, an den Stellen 24 der Büchse 1 vier löcher 18 (Fig.4), durch welche zwei U-förmig gebogene Bügel 19 (Fig.6 und 7) hindurchgesteckt und von der unteren Seite durch Vernieten (20) oder Aufschrauben von Muttern verankert werden. Diese Bügel sind so bemessen, daß sie die ganze Vorspannkraft im Kabel aufnehemen können. Wünscht man nach beendeter Verankerung der Drähte im Anker 1 das Kabel noch weiter zu verlängern, so führt man in den Bügel

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noch eine Stahlwalze 21 ein, um welche die Drähte 22 des fortgesetzten Kabelteiles geschlungen werden.

Eine andere Ausführungsform für denselben Zweck ist in Pig.8 gezeigt, deren linke und rechte Hälfte um 90° versetzte Schnitte durch den Becher darstellen« Hier besitzt der Plansch 7 nach oben einen zylindrischen Portsatz 27, der mit Schraubgewinde versehen ist und auf den ein becherförmiges Teil 23 aufgeschraubt wird. Der Boden 24 dieses Bechers hat eine kugelförmige Oberfläche 24. Die Seitenwände des Bechere sind an gegenüber liegenden Stellen mit Einschnitten 2 5 versehen, die in ihrem unteren Teil eine zylindrische i'orm besitzen und deren obere Fläche 26 kugelförmig als PortSetzung des ebenfalls kugelförmig gestalteten Bodens 2 4 des Bechers 23 ausgebildet ist. Über diese kugelförmigen Flächen werden die Drähte 22 des Verlängerungskabels gelegt.

Claims (6)

1. Patentansprüche

   1o Vorrichtung zum Verankern von Stahldrähten beim Vorspannen von Bauelementen aus Beton, die aus einer Stahlbüchse mit ei&er konischen Öffnung in der Mitte und einem konischen Keil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (1) eine veränderliche Wandstärke, die entweder konisch oder stufenförmig ausgeführt ist, und mehrere ringförmige Erweiterungen (8 und 14) besitzt, um die Vorspannkräfte auf den Beton (9) zu übertragen und auf mehrere Planschen (1o,11,15) zu verteilen, wobei die Oberfläche des Keiles (2) stellenweise mit eingeprägten Vertiefungen (4, Fig.2a oder 2b) versehen ist, welche mit einer Masse (6, Pig.1) aus scharfen, harten Körnern und einem Bindemittel ausgefüllt sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeprägten Vertiefungen (4) senkrecht (Pig.2a) oder winkelig (diagonal, Pig.2b) zur Achse des Keiles verlaufen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Oberfläche des Keiles (2) scharfe Körner (12 Pig.3) aus sehr hartem Material eingedrückt sind.

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4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterungen der Büchse (1) als ringförmige Flansche ausgebildet sind, die an mehreren Stellen (13 Fig.5) bis an den konischen Mantel (1) der Büchse eingeschnitten sind, wodurch eine stufenweise und ungleichmäßige Verformung der Wand beim Eintreiben des Keils (2) zwecks stufenweiser Erfassung der Drähte (3) erzielt wird.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (1) an ihrer oberjien Erweiterung (7) einen Flansch (16) quadratischer Form mit abgeschrägten Ecken (17 Fig.2) besitzt, durch welche Bügel (19 Fig_o6 und 7) gesteckt sind, die vor dem Einbetonieren vernietet (20) oder verschraubt werden, und daß nach erfolgter Verankerung der Drähte (3) in die Bügel (19) eine Walze (21) eingeführt wird, um welche Drähte (22) geschlungen werden, um eine Verlängerung des Kabele zu ermöglichen.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Büchse (1) ein zylindrischer Teil (23), der die Form eines Bechers besitzt, aufgeschraubt ist, dessen Boden (24 Fig«8) die Form einer Kugel hat, während der Mantel des Bechers (23) auf zwei gegenüberliegenden Seiten (2 5) eingeschnitten ist, wobei der untere Teil des Einschnittes (25) eine zylindrische Form besitzt, die sich nach oben kugelförmig (26) entsprechend der Krümmung des Becherbodens (24) so fortsetzt, daß durch diese Öffnungen Drähte (22) für die Kabelfortsetzung durchgezogen werden können.

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