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EP0314927B1 - Endverankerung eines Spanngliedes und Verfahren zum Herstellen einer Endverankerung - Google Patents

Endverankerung eines Spanngliedes und Verfahren zum Herstellen einer Endverankerung Download PDF

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Publication number
EP0314927B1
EP0314927B1 EP88116433A EP88116433A EP0314927B1 EP 0314927 B1 EP0314927 B1 EP 0314927B1 EP 88116433 A EP88116433 A EP 88116433A EP 88116433 A EP88116433 A EP 88116433A EP 0314927 B1 EP0314927 B1 EP 0314927B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stressing
sleeve
anchoring
mortar
anchorage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP88116433A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0314927A2 (de
EP0314927A3 (de
Inventor
Hans-Joachim Dipl.-Ing. Miesseler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Strabag AG
Original Assignee
Strabag Bau AG
Strabag AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Strabag Bau AG, Strabag AG filed Critical Strabag Bau AG
Priority to AT88116433T priority Critical patent/ATE102280T1/de
Publication of EP0314927A2 publication Critical patent/EP0314927A2/de
Publication of EP0314927A3 publication Critical patent/EP0314927A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0314927B1 publication Critical patent/EP0314927B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E04C5/085—Tensile members made of fiber reinforced plastics
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E04C5/12—Anchoring devices
    • E04C5/125—Anchoring devices the tensile members are profiled to ensure the anchorage, e.g. when provided with screw-thread, bulges, corrugations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E04C5/12—Anchoring devices
    • E04C5/127—The tensile members being made of fiber reinforced plastics
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/12—Mounting of reinforcing inserts; Prestressing

Definitions

  • the invention relates to an end anchoring of a tendon for prestressed concrete components, ground anchors, rock anchors or the like, which is at least temporarily shifted longitudinally in a cladding tube, which has at least at one end an extension in which a tendon end is embedded with an anchoring mortar.
  • the invention further relates to a method for producing such an end anchor.
  • tendons with tendons or tendons made of fiber composite materials are used, which have the advantage over tendons with high-strength steel bars or steel wires that they are corrosion-resistant and can also be used in components that are exposed to corrosive liquids or gases .
  • An end anchorage for tendons made of fiber composite materials is known (EP-PS 0 025 856), in which the tension wires made of fiber composite materials are held between clamping plates, to which a transverse pressure dependent on the applied tensile force is exerted and at the same time means are provided that the clamping pressure does not rise too high to keep the transverse pressure exerted on the tension wires within permissible limits.
  • both known types of anchoring have the disadvantage that the fatigue strength of the tendons is insufficient at the points where the tendons or tendons made of fiber composite materials enter between the clamping plates or into the clamping sleeve of the anchoring.
  • An end anchorage of the type described in more detail at the outset is also known, in which a tendon is at least temporarily displaceably displaceable in a cladding tube.
  • the cladding tube has an extension at one end in which a tendon end is embedded with an anchoring mortar.
  • the tendon is coated with plastic at its end to be anchored and anchored with a plastic mortar, which enters into an adhesive connection with the plastic coating of the tendon.
  • polyester or epoxy resins are preferably used, which are mixed with quartz sand, which serves as a filler.
  • the adhesive connection of the known end anchorage can only be produced in the tensioned state of the tendon. It is therefore only suitable for anchoring the head of a tendon which is stretched with any tensioning device and which is not subjected to any vibration stress.
  • end anchorages of tendons made of fiber composite materials with a low modulus of elasticity there is a risk that the tendons will tear off at the beginning of the force transmission path if it is not possible to change the length of the tendon in the plastic mortar.
  • the same problem exists when the tendons are tensioned at their free ends, where they have to be gripped by the tensioning press and somehow clamped in such a way that no excessive transverse pressure is exerted on the fiberglass materials containing glass fibers or carbon fibers.
  • the object of the invention is to design a tendon made of fiber composite materials so that it can be tensioned and securely anchored with simple means, in particular at the anchoring points it has the required fatigue strength and can also be easily connected to devices for function monitoring.
  • the tendon made of fiber composite materials has at its end a spacing surrounding it, consisting of a thin-walled corrugated tube or anchoring sleeve, which is filled with an affinity for the fiber composite materials synthetic resin mortar that the adhesive Creates a shear bond between the tendon end and the sleeve, while the anchoring mortar creates the adhesive-shear bond between the tension or anchor sleeve and the cladding tube extension.
  • the sleeve surrounding the tendon end ensures that the tendon can stretch at its clamped end when the tension is applied by the tensioning device and follows the strains that the tension rods or wires of the tendon suffer when the tension is applied.
  • the synthetic resin mortar adhering to the tie rods can tear at certain longitudinal intervals transversely to the tensile direction, so that the tensile force to be transmitted from the tendon to the concrete is distributed over a larger entry length. The cohesion is not lost here, since the synthetic resin disks formed when the synthetic resin mortar is torn stick to the tendons inside and are held at their outer edge on the cladding tube which surrounds the synthetic resin mortar filling.
  • the resulting mortar discs allow mutual displacement in the direction of force, so that the fatigue strength of the anchor is improved.
  • the adhesive-shear bond on the inside and outside of the corrugated pipe to the surrounding mortar is considerably higher than with a cylindrical adapter sleeve, and a thin-walled corrugated pipe is much cheaper than thick-walled threaded adapter sleeves or clamp anchoring devices.
  • the corrugated tube can be easily gripped and clamped by a suitably adapted clamping device.
  • the clamping or anchor sleeve can be wound from thin-walled sheet metal strips which interlock with folds at their edges. When tightening the windings of the anchor sleeve then give in to the folds.
  • the clamping or anchor sleeves can be made of sheet steel or aluminum and preferably have a sinusoidal corrugation.
  • the wave crests and troughs of the corrugations expediently run in the circumferential direction of the tensioning or anchor sleeve along a helical line.
  • the tensioning sleeve of the tensioning element can be gripped by a tensioning device at least on a length corresponding to the working load to be accommodated, which can be screwed onto the tensioning sleeve of the tensioning element with a corrugated pipe threaded socket piece.
  • the corrugated pipe threaded sleeve piece can be glued with a synthetic resin adhesive or mortar in a threaded sleeve of the clamping device.
  • Corrugated pipe threaded sleeve pieces of this type which can be screwed onto helically shaped corrugated pipes, are commercially available and can be easily obtained and processed.
  • the cladding tube extensions can be formed from steel, aluminum or plastic corrugated tubes, the inside diameter D of which is greater than the outside diameter of the clamping or anchor sleeves.
  • the procedure is such that the end of the tendon provided with an anchor sleeve is embedded in the concrete of a component in such a way that the length of the anchor sleeve required for transferring the working load from the tendon to the component is in the concrete and Clamping sleeve with the other end of the tendon fastened therein abuts approximately on the root of the cladding tube extension which passes into the cladding tube, that the prestress is then applied to the tendon by pulling on the clamping sleeve and this is temporarily supported on an abutment part with a support nut, so that at least the Extensions of the cladding tube are filled with the anchoring mortar and that after hardening of the anchoring mortar, the support nut and the abutment part are removed, and the protruding part of the clamping sleeve or the tendon that is pulled out is cut off.
  • the bond at the start of the anchoring section is only stressed by the differential stresses resulting from permanent vibration stress and the Stresses result from the working load, so that sufficient fatigue strength is also achieved in this embodiment.
  • the anchor sleeve firmly concreted in concrete which is required to fasten the tie rods during prestressing to the working load, can be kept much shorter, which makes it easier to wind up the tendons prefabricated in the manufacturing plant on transport drums.
  • a similar procedure can also be used when anchoring the tendon end, which is initially movable longitudinally, on which the prestressing press acts to tension the tendon.
  • the tendon end which is initially movable longitudinally, on which the prestressing press acts to tension the tendon.
  • the tie rods or tension wires between the rear end of the clamping sleeve and the end face of the component are cut off.
  • the tensioning force is then transferred directly from the tensioning rods or tensioning wires through the anchoring mortar to the prestressed part of the building or the cladding tube extension, which is embedded in this component.
  • the tendon rod ends protruding from the prestressed component are free, to which the sensors of a monitoring device can then be immediately attached, which monitor the effectiveness of the tendons in use.
  • this cladding tube extension as well as the anchor or adapter sleeves can consist of a steel or aluminum corrugated tube.
  • the tendons can also be cut to suitable lengths on the construction site, provided at their ends with the anchor or tensioning sleeves and connected to them with synthetic resin mortar, which can then be heated by heating the anchor or Adapter sleeves with infrared radiators, microwave devices or the like. is cured on the spot.
  • the anchoring described above can be used for prestressing with composite, in which the tendon in its cladding tube is pressed over its entire length with a cement mortar or plastic mortar.
  • the anchorage can also be used for pre-stressing without a bond, such as for rock anchors or ground anchors.
  • the grout or anchoring mortar which comes into direct contact with the tendons or tendons made of fiber composite material has a high affinity for them in order to transmit the forces from the tendons or tension wires to the surrounding anchoring parts through a good adhesive-shear bond.
  • the individual tie rods or tension wires of each tendon must also have a sufficient distance from each other so that they can be completely covered by the mortar.
  • 10 denotes a tendon which is intended for prestressing a concrete component 11 and consists of a plurality of tendons 12 which are guided essentially parallel to one another.
  • the tendon 10 is laid in a cladding tube 13 at its rear end 13a and at its front end 13b each has an extension 14 or 15.
  • the cladding tube 13 can be made of plastic or sheet steel, but the cladding tube extensions 14 and 15 are expediently made of corrugated steel or aluminum tubes.
  • the tie rods 12 are accommodated at one, rear end 10a of the tendon 10 in an anchor sleeve 16 which surrounds the tie rods 12 at a distance and is connected to them by a synthetic resin mortar 17 which has a high affinity for the fiber composite material of the tie rods 12.
  • the anchor sleeve 16 consists of a longitudinally welded corrugated tube made of sheet steel with a sinusoidal corrugation 18, and the outer diameter d of the anchor sleeve 16 is somewhat smaller than the inner diameter D of the cladding tube extension 14.
  • the anchor sleeve 16 protrudes a little way into the interior of the cladding tube extension 14, but is otherwise firmly concreted in the concrete component 11.
  • the cladding tube 13 and the cladding tube extension 14 are empty, i.e. they form a free space in which the tie rods 12 of the tendon 10 can expand freely.
  • the rear end 10a of the tendon 10, which is firmly connected to the anchor sleeve 16 by the mortar 17, is held in the concrete of the component 11.
  • the front end 10b of the tendon 10 is arranged similar to its rear end in a clamping sleeve 19, in which the tie rods 12 are embedded with a: synthetic resin mortar 17.
  • the clamping sleeve 19 also consists of a corrugated tube with sinusoidal corrugation, the wave crests 20 and troughs 21 of which run along a helix.
  • the clamping sleeve can consist of a longitudinally welded corrugated steel tube. In the present Trap, however, the corrugated tube is wound from thin-walled sheet metal strips that interlock with folds at their edges.
  • the clamping sleeve 19 is surrounded by the cladding tube extension 15 at a distance and protrudes to the front a bit beyond the front end face 22 of the concrete component 11.
  • a support nut 23 is screwed onto this protruding, front end 19a of the clamping sleeve 19 and is supported on an annular anchor plate serving as an abutment part 24.
  • the clamping device is provided with a threaded sleeve 26 which is screwed onto the front end 19a of the clamping sleeve 19. Since support nuts and threaded sockets, which have a thread fitting on the corrugated pipe thread of the adapter sleeve 19, are not readily available, the support nut 23 and the threaded sleeve 26 are produced in that the threaded opening 28 of a commercially available nut and the threaded opening 29 of a commercially available threaded sleeve Corrugated pipe threaded sleeve pieces 27 are glued in with a synthetic resin adhesive or mortar.
  • the support nut 23 and the threaded sleeve 26 can then be easily screwed onto the free, front end 19a of the clamping sleeve 19, the length L ascertainable by the threaded sleeve 26 and the support nut 23 being as large as the anchoring area l of the anchor sleeve 16, which is the corresponds to the payload to be absorbed.
  • the clamping sleeve 16 with the tendon rod ends fastened in it is pulled out piece by piece from the cladding tube extension 15.
  • the Clamping sleeve 19 is supported by by adjusting the support nut 23 via an intermediate sliding layer 30, as is known per se when prestressing tendons.
  • the tensioning rods 12 are stretched, this stretching continuing into the inner end 16a of the anchor sleeve and into the inner end 19a of the tensioning sleeve 19.
  • the synthetic resin mortar 17 adheres firmly to the tie rods 12, but cannot fully follow the expansion of the tie rods 12, cracks 31 run transversely to the longitudinal direction of the tendon in the synthetic resin mortar and break up the mortar plug at the inner end into more or less thin disks 17 a, but which are held together on their outer circumference by the anchor sleeve 16 or the clamping sleeve 19 (FIGS. 1 and 3).
  • the tension rods 12 attain a certain mobility inside the tension sleeve 17 or the anchor sleeve 16, which enables them to elastically absorb vibrations of the concrete component.
  • the cavities enclosed by the cladding tube extensions 14 and 15 are filled with an anchoring mortar 32, which can also be pressed into the cladding tube 13 if a full bond between the tendon and the concrete component is to be produced.
  • the anchoring mortar 32 indirectly creates an adhesive-shear bond to the corrugated tube of the cladding tube extensions 14 and 15 over almost the entire length of the rear cladding tube extension 14 and in the rear region 33 of the front cladding tube extension 14.
  • this anchoring area which is also to be referred to as the “pre-length” and is indicated in FIG. 3 by 33 and in FIG. 1 by 34, the tie rods 12 are only embedded in the anchoring mortar in the already prestressed state. Any dynamic stress that occurs is therefore only slight in this area.
  • an end anchoring of the front, initially movable end 10b of the tensioning member 10 is also possible in that the tensioning sleeve 19 is completely pulled out of the component 11 until the working load is applied, and then the tensioning rods 12 still located in the cladding tube extension 15 be embedded in the anchor mortar 32.
  • this anchoring mortar 32 is then completely hardened, the tie rods 12 can be cut through between the pulled-out clamping sleeve 19 and the front end face 22 or the abutment part. You then individually look a little bit beyond the front end face 22 of the concrete component 11 and can then be connected directly to the sensors of a monitoring device, not shown here. Such a sensor connection is of course also possible at the ends 12a of the tension rods 12 if they are embedded in the tension sleeve 19.
  • the anchor sleeve 16 at the rear end 10a of the tendon 10, which is to be firmly concreted in can also be so long that it almost completely fills the cladding tube extension 14. Cracks 31 then appear in the synthetic resin mortar 17 in that region of the anchor sleeve which is located in the interior of the cladding tube extension 14.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Ropes Or Cables (AREA)
  • Manufacturing Of Tubular Articles Or Embedded Moulded Articles (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Endverankerung eines Spanngliedes für Spannbetonbauteile, Erdanker, Felsanker o.dgl., das in einem Hüllrohr mindestens zeitweise längsverschieblich verlegt ist, welches mindestens an einem Ende eine Erweiterung aufweist, in der ein Spanngliedende mit einem Verankerungsmörtel eingebettet ist. Die Erfindung hat ferner ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Endverankerung zum Gegenstand.
  • Zum Vorspannen von Spannbetonbauteilen werden in neuerer Zeit auch Spannglieder mit Spannstäben oder -drähten aus Faserverbundwerkstoffen verwendet, die gegenüber Spanngliedern mit hochfesten Stahlstäben oder Stahldrähten den Vorteil haben, daß sie korrosionsbeständig sind und auch in Bauteilen verwendet werden können, die korrosiven Flüssigkeiten oder Gasen ausgesetzt sind. So ist es beispielsweise zweckmäßig, Betonbehälter für chemische Flüssigkeiten mit Spanngliedern aus Faserverbundwerkstoffen zu bewehren oder für Fels- oder Erdanker, die dem Grundwasser ausgesetzt sind, Spannglieder aus Faserverbundwerkstoffen einzusetzen. Bei Spanngliedern aus Faserverbundwerkstoffen bereitet jedoch deren Endverankerung im Beton des jeweiligen Bauteiles Schwierigkeiten, da die Spannstäbe oder Spanndrahtbündel aus in Kunstharzmatrix eingebetteten organischen oder anorganischen Faserstoffen querdruckempfindlich sind und nicht ohne weiteres in der bei Stahlstäben und auch Stahldrähten bekannten Weise an ihren Enden eingespannt und unter Zug gesetzt werden können. Außerdem ist der Elastizitätsmodul von Faserverbundwerkstoffen erheblich kleiner als der Elastizitätsmodul hochfester Stähle, so daß zum Erreichen einer genügend hohen Vorspannung die Spannglieder aus Faserverbundwerkstoffen einer großen Längsdehnung unterworfen werden müssen.
  • Es ist eine Endverankerung für Spannglieder aus Faserverbundwerkstoffen bekannt (EP-PS 0 025 856), bei der die Spanndrähte aus Faserverbundwerkstoffen zwischen Klemmplatten gehalten werden, auf die ein von der aufgebrachten Spannzugkraft abhängiger Querdruck ausgeübt wird und wobei zugleich Mittel vorgesehen sind, daß der Klemmdruck nicht zu hoch ansteigt, um die auf die Spanndrähte ausgeübte Querpressung in zulässigen Grenzen zu halten.
  • Um Spannstäbe oder Spanndrähte aus Faserverbundwerkstoffen an ihren Enden schonend zu fassen und eine Spannkraft aufzubringen, ist es auch bereits bekannt, die Enden der Spannstäbe in kräftigen, zylindrischen Spann- oder Ankerhülsen unterzubringen, wo sie in einem Kunstharzmörtel eingebettet sind, der einen Haft-Scher-Verbund zwischen den Spannstäben und der Spann- oder Ankerhülse herstellt. Um die von der Spannpresse in die Spannhülse eingeleiteten Spannkräfte auf die in der Spannhülse eingebetteten Spannstäbe oder Spanndrähte aus Faserverbundwerkstoffen zu übertragen, bedarf es einer großen Verankerungslänge, so daß die starren Spann- oder Ankerhülsen eine große Länge haben. Dies wiederum erschwert das Aufwickeln der im Werk vorgefertigten Spannglieder auf den Spanngliedtrommeln, die für den Transport der Spannglieder zur Baustelle verwendet werden.
  • Vor allem aber haben beide bekannten Verankerungsarten den Nachteil, daß die Dauerschwingfestigkeit der Spannglieder an den Stellen unzureichend ist, wo die Spannstäbe oder Spannglieder aus Faserverbundwerkstoffen zwischen die Klemmplatten bzw. in die Spannhülse der Verankerung eintreten.
  • Es ist auch bereits eine Endverankerung der eingangs näher erläuterten Art bekannt, bei der ein Spannglied in einem Hüllrohr mindestens zeitweise längsverschieblich verlegt ist. Das Hüllrohr hat an einem Ende eine Erweiterung, in der ein Spanngliedende mit einem Verankerungsmörtel eingebettet ist. (DE-B-1 659 131)
  • Bei dieser bekannten Endverankerung wird das Spannglied an seinem zu verankernden Ende mit Kunststoff überzogen und mit einem Kunststoffmörtel verankert, der mit dem Kunststoffüberzug des Spanngliedes eine Klebverbindung eingeht. Hierbei werden vorzugsweise Polyester- oder Epoxidharze verwendet, die mit Quarzsand vermischt werden, der als Füller dient.
  • Die Klebverbindung der bekannten Endverankerung kann nur in gespanntem Zustand des Spanngliedes hergestellt werden. Sie eignet sich deshalb nur für eine Kopfverankerung eines mit irgendeiner Spannvorrichtung gedehnten Spanngliedes, das keiner Schwingbeanspruchung unterworfen ist. Bei Endverankerungen von Spanngliedern aus Faserverbundwerkstoffen mit niedrigem E-Modul besteht die Gefahr, daß die Spannglieder am Beginn der Krafteinleitungsstrecke abreißen, wenn eine Längenänderung des Spanngliedes im Kunststoffmörtel nicht möglich ist. Das gleiche Problem besteht beim Spannen der Spannglieder an deren freiem Ende, wo diese von der Spannpresse gefaßt und irgendwie so eingespannt werden müssen, daß kein zu hoher Querdruck auf die Glasfasern oder Kohlefasern enthaltenden Faserverbundwerkstoffe ausgeübt wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Spannglied aus Faserverbundwerkstoffen so auszubilden, daß es mit einfachen Mitteln gespannt und sicher verankert werden kann, wobei es insbesondere an den Verankerungsstellen die erforderliche Dauerschwingfestigkeit aufweist und auch leicht mit Einrichtungen zur Funktionsüberwachung verbunden werden kann.
  • Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß das aus Faserverbundwerkstoffen bestehende Spannglied an seinem Ende eine dieses mit Abstand umgebende, aus einem dünnwandigen Wellrohr bestehende Spann- oder Ankerhülse aufweist, die mit einem zu den Faserverbundwerkstoffen affinen Kunstharzmörtel ausgefüllt ist, der den Haft-Scher-Verbund zwischen dem Spanngliedende und der Hülse herstellt, während der Verankerungsmörtel den Haft-Scher-Verbund zwischen der Spann- oder Ankerhülse und der Hüllrohrerweiterung herstellt.
  • Durch die das Spanngliedende umgebende Hülse wird erreicht, daß sich das Spannglied auch an seinem eingespannten Ende beim Aufbringen der Zugspannung durch das Spanngerät dehnen kann und den Dehnungen folgt, welche die Spannstäbe oder -drähte des Spanngliedes beim Aufbringen der Zugspannung erleiden. Hierbei kann der an den Spannstäben haftende Kunstharzmörtel in gewissen Längsabständen quer zur Zugrichtung reißen, so daß die vom Spannglied auf den Beton zu übertragende Zugkraft über eine größere Eintragslänge verteilt wird. Der Zusammenhalt geht hierbei nicht verloren, da ja die beim Reißen des Kunstharzmörtels entstehenden Kunstharzscheiben im Inneren an den Spanngliedern haften und an ihrem äußeren Rand an dem Hüllrohr gehalten werden, welches die Kunstharzmörtelfüllung umgibt. Die so entstandenen Mörtelscheiben gestatten eine gegenseitige Verschiebung in Kraftrichtung, so daß die Dauerschwingfestigkeit der Verankerung verbessert wird. Außerdem ist der Haft-Scher-Verbund auf der Innen- und Außenseite des Wellrohres zum umgebenden Mörtel erheblich höher als bei einer zylindrischen Spannhülse, und ein dünnwandiges Wellrohr ist wesentlich kostengünstiger als dickwandige Gewindespannhülsen oder Klemmverankerungseinrichtungen. Außerdem kann das Wellrohr leicht von einer entsprechend angepaßten Spannvorrichtung erfaßt und gespannt werden.
  • Die Spann- oder Ankerhülse kann aus dünnwandigen Blechstreifen gewickelt sein, die an ihren Rändern mit Falzen ineinandergreifen. Beim Spannen können die Windungen der Ankerhülse dann in den Falzen nachgeben.
  • Die Spann- oder Ankerhülsen können aus Stahl- oder Aluminiumblech bestehen und weisen vorzugsweise eine sinusförmige Wellung auf. Hierbei verlaufen die Wellenberge und Wellentäler der Wellungen in Umfangsrichtung der Spann- oder Ankerhülse zweckmäßig nach einer Schraubenlinie.
  • Die Spannhülse des Spanngliedes ist mindestens auf einer der aufzunehmenden Gebrauchslast entsprechenden Länge von einer Spannvorrichtung erfaßbar, die mit einem Wellrohrgewindemuffenstück auf die Spannhülse des Spanngliedes aufschraubbar ist. Hierbei kann das Wellrohrgewindemuffenstück mit einem Kunstharzkleber oder -mörtel in einer Gewindemuffe der Spannvorrichtung eingeklebt sein. Derartige Wellrohrgewindemuffenstücke, die auf schraubenlinienförmig geformte Wellrohre aufgeschraubt werden können, sind handelsüblich und können leicht beschafft und verarbeitet werden.
  • Die Hüllrohrerweiterungen können von Stahl-, Aluminium- oder Kunststoffwellrohren gebildet werden, deren Innendurchmesser D größer ist als der Außendurchmesser der Spann- oder Ankerhülsen.
  • Beim Herstellen einer Endverankerung nach der Erfindung wird so vorgegangen, daß das mit einer Ankerhülse versehene eine Ende des Spanngliedes so im Beton eines Bauteiles eingebettet wird, daß sich die zum Überleiten der Gebrauchslast vom Spannglied auf das Bauteil erforderliche Länge der Ankerhülse im Beton befindet und die Spannhülse mit dem darin befestigten anderen Ende des Spanngliedes etwa an der in das Hüllrohr übergehenden Wurzel der Hüllrohrerweiterung anliegt, daß dann durch Ziehen an der Spannhülse die Vorspannung auf das Spannglied aufgebracht und dieses vorübergehend auf einem Widerlagerteil mit einer Stützmutter abgestützt wird, daß dann mindestens die Erweiterungen des Hüllrohres mit dem Verankerungsmörtel ausgefüllt werden und daß nach der Erhärtung des Verankerungsmörtels die Stützmutter und der Widerlagerteil entfernt und der herausgezogene überstehende Teil der Spannhülse bzw. des Spanngliedes abgeschnitten wird.
  • Man erkennt, daß bei diesem Verfahren sich nur die zum Überleiten der Gebrauchslast vom Spannglied auf das Bauteil erforderliche Länge der Ankerhülse im Beton befindet. Der übrige Teil der Ankerhülse ragt in die Erweiterung des Hüllrohres hinein und kann, wie weiter oben beschrieben, den Dehnungen der Spannstäbe folgen, die diese beim Spannen des Spanngliedes erleiden, so daß in diesem Bereich der im Inneren der Ankerhülse vorhandene Kunstharzmörtel scheibchenweise aufreißt und die gewünschte Elastizität bei der Dauerschwingbelastung des Bauteiles sicherstellt.
  • Statt dessen ist es aber auch möglich, die Ankerhülse am festen Ankerende des Spanngliedes vollständig so weit einzubetonieren, daß die Spannstäbe bzw. -drähte im Bereich der Hüllrohrerweiterung freiliegen, wo sie erst nach ihrem Spannen im Verankerungsmörtel eingebettet werden, der nach dem Spannen mindestens in die Hüllrohrerweiterungen an den Enden des Spanngliedes injiziert wird, um den Haft-Scher-Verbund zwischen den Spanngliedenden einerseits und dem Bauwerk bzw. der in diesem eingebetteten Hüllrohrerweiterung herzustellen.
  • Da die Spannstäbe erst nach ihrem Spannen auf Gebrauchslast im Verankerungsmörtel eingebettet werden und bis dahin noch keinerlei Relativbewegung zwischen den Spannstäben und dem diesen umgebenden Verankerungsmörtel stattgefunden hat, wird der Verbund am Beginn der Verankerungsstrecke nur durch die Differenzspannungen beansprucht, die sich aus einer Dauerschwingbeanspruchung und den Spannungen aus Gebrauchslast ergeben, so daß auch bei dieser Ausführungsform eine ausreichende Dauerschwingfestigkeit erzielt wird. Außerdem ergibt sich der Vorteil, daß die im Beton fest einbetonierte Ankerhülse, die zum Befestigen der Spannstäbe beim Vorspannen auf die Gebrauchslast benötigt wird, wesentlich kürzer gehalten werden kann, was das Aufwickeln der im Herstellungswerk vorgefertigten Spannglieder auf Transporttrommeln erleichtert.
  • In ähnlicher Weise kann auch beim Verankern des zunächst längsbeweglichen Spanngliedendes vorgegangen werden, an dem die Spannpresse zum Spannen des Spanngliedes angreift. Hier ist es möglich, das Spannglied beim Spannen auf die Gebrauchslast so weit zu dehnen, daß die Spannhülse mit dem in ihr befestigten Spanngliedende vollständig aus der diese umgebenden Hüllrohrerweiterung austritt, wobei sie natürlich noch von der Stützmutter erfaßt werden muß, um das Spanngliedende auf dem Widerlagerteil solange abzusetzen, bis der endgültige Verbund zwischen diesem Spanngliedende und dem Bauwerkteil hergestellt ist. Nach dem Einbetten der die Hüllrohrerweiterung frei durchquerenden Spannstabenden im Verankerungsmörtel und nach dessen Erhärtung können dann die Spannstäbe bzw. Spanndrähte zwischen dem hinteren Ende der Spannhülse und der Stirnfläche des Bauteiles abgeschnitten werden. Die Spannkraft wird dann direkt aus den Spannstäben bzw. Spanndrähten durch den Verankerungsmörtel auf den vorzuspannenden Bauwerkteil bzw. die Hüllrohrerweiterung übertragen, die in diesem Bauteil eingebettet ist.
  • Außerdem liegen nach dem Abschneiden der Spannhülse die aus dem vorgespannten Bauteil herausragenden Spannstabenden frei, an denen dann sogleich unmittelbar die Sensoren einer Überwachungseinrichtung befestigt werden können, welche die Wirksamkeit der Spannglieder im Gebrauchszustand überwachen.
  • Um auch den Haft-Scher-Verbund zwischen dem Verankerungsmörtel und der Hüllrohrerweiterung zu erhöhen, kann diese Hüllrohrerweiterung ebenso wie die Anker- oder Spannhülsen aus einem Stahl- oder Aluminium-Wellrohr bestehen.
  • Um den Transport der Spannglieder zur Baustelle zu erleichtern, können die Spannglieder auch auf der Baustelle selbst auf passende Längen geschnitten, an ihren Enden mit den Anker- bzw. Spannhülsen versehen und mit diesen durch Kunstharzmörtel verbunden werden, der dann durch Erwärmen der Anker- bzw. Spannhülsen mit Infrarotstrahlern, Mikrowellengeräten od.dgl. an Ort und Stelle ausgehärtet wird.
  • Die vorstehend beschriebene Verankerung kann bei Vorspannungen mit Verbund eingesetzt werden, bei denen das Spannglied in seinem Hüllrohr nach dem Vorspannen auf ganzer Länge mit einem Zementmörtel oder Kunststoffmörtel verpreßt wird. Die Verankerung kann aber auch bei Vorspannung ohne Verbund verwendet werden, wie sie beispielsweise für Felsanker oder Erdanker in Betracht kommt. In allen Fällen ist es notwendig, daß der Verpreßmörtel oder der Verankerungsmörtel, welcher unmittelbar mit den Spannstäben bzw. Spanngliedern aus Faserverbundwerkstoff in Berührung kommt, zu diesen eine hohe Affinität besitzt, um die Kräfte durch einen guten Haft-Scher-Verbund von den Spannstäben bzw. Spanndrähten auf die sie umgebenden Verankerungsteile zu übertragen. Selbstverständlich müssen die einzelnen Spannstäbe oder Spanndrähte eines jeden Spanngliedes auch einen genügenden Abstand voneinander haben, damit sie vollständig von dem Mörtel umhüllt werden können.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Beispielen näher erläutert sind. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine feste Endverankerung nach der Erfindung für ein Spannglied aus Faserverbundwerkstoffen in einem Betonbauteil nach dem Verpressen der Verankerungsstrecke im Längsschnitt,
    Fig. 2
    das bewegliche, zu spannende Ende eines Spanngliedes nach der Erfindung mit einer am Bauteil angesetzten Spannvorrichtung vor Beginn des Spannens in einem Teillängsschnitt und
    Fig. 3
    die Endverankerung des beweglichen Spanngliedendes nach dem Spannen und Injizieren des Verankerungsbereiches im Längsschnitt.
  • In den Zeichnungen ist mit 10 ein Spannglied bezeichnet, das zum Vorspannen eines Betonbauteiles 11 bestimmt ist und aus mehreren Spannstäben 12 besteht, die im wesentlichen parallel zueinander geführt sind. Das Spannglied 10 ist in einem Hüllrohr 13 verlegt, das an seinem hinteren Ende 13a und an seinem vorderen Ende 13b je eine Erweiterung 14 bzw. 15 aufweist. Das Hüllrohr 13 kann aus Kunststoff oder Stahlblech bestehen, die Hüllrohrerweiterungen 14 und 15 sind jedoch zweckmäßig Stücke aus Stahl- oder Aluminiumwellrohren.
  • Die Spannstäbe 12 sind am einen, hinteren Ende 10a des Spanngliedes 10 in einer Ankerhülse 16 untergebracht, welche die Spannstäbe 12 mit Abstand umgibt und mit diesen durch einen Kunstharzmörtel 17 verbunden ist, der zu dem Faserverbundwerkstoff der Spannstäbe 12 eine hohe Affinität besitzt. Die Ankerhülse 16 besteht bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem längsgeschweißten Wellrohr aus Stahlblech mit einer sinusförmigen Wellung 18, und der Außendurchmesser d der Ankerhülse 16 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser D der Hüllrohrerweiterung 14.
  • Man erkennt aus Fig. 1, daß die Ankerhülse 16 ein kleines Stück weit in das Innere der Hüllrohrerweiterung 14 hineinragt, im übrigen aber in dem Betonbauteil 11 fest einbetoniert ist. Solange das Spannglied nicht gespannt ist, sind das Hüllrohr 13 und die Hüllrohrerweiterung 14 leer, d.h. sie bilden einen freien Raum, in dem sich die Spannstäbe 12 des Spanngliedes 10 ungehindert dehnen können. Das hintere Ende 10a des Spanngliedes 10, das mit der Ankerhülse 16 durch den Mörtel 17 fest verbunden ist, wird dagegen im Beton des Bauteiles 11 festgehalten.
  • Das vordere Ende 10b des Spanngliedes 10 ist ähnlich wie sein hinteres Ende in einer Spannhülse 19 angeordnet, in der die Spannstäbe 12 mit einen: Kunstharzmörtel 17 eingebettet sind. Die Spannhülse 19 besteht ebenfalls aus einem Wellrohr mit sinusförmiger Wellung, dessen Wellenberge 20 und Wellentäler 21 nach einer Schraubenlinie verlaufen. Die Spannhülse kann ebenso wie die Ankerhülse 16 aus einem längsgeschweißten Stahlwellrohr bestehen. Im vorliegenden Falle ist das Wellrohr jedoch aus dünnwandigen Blechstreifen gewickelt, die an ihren Rändern mit Falzen ineinandergreifen.
  • Die Spannhülse 19 wird von der Hüllrohrerweiterung 15 mit Abstand umgeben und ragt nach vorn ein Stück weit über die vordere Stirnfläche 22 des Betonbauteiles 11 hinaus. Auf dieses herausragende, vordere Ende 19a der Spannhülse 19 ist eine Stützmutter 23 aufgeschraubt, die sich auf einer als Widerlagerteil 24 dienenden, ringförmigen Ankerplatte abstützt. Auf dieser Ankerplatte ist auch eine Spannvorrichtung abgesetzt, die in ihrer Gesamtheit mit 25 bezeichnet ist und dazu dient, das Spannglied 10 an der mit ihrem vorderen Ende 10b verbundenen Spannhülse 19 zu erfassen und ein Stück weit aus dem Hüllrohr 13 herauszuziehen und hierdurch vorzuspannen.
  • Zu diesem Zweck ist die Spannvorrichtung mit einer Gewindemuffe 26 versehen, die auf das vordere Ende 19a der Spannhülse 19 aufgeschraubt ist. Da Stützmuttern und Gewindemuffen, die ein auf das Wellrohrgewinde der Spannhülse 19 passendes Gewinde haben, nicht ohne weiteres erhältlich sind, sind die Stützmutter 23 und die Gewindemuffe 26 dadurch hergestellt, daß in die Gewindeöffnung 28 einer handelsüblichen Mutter und in die Gewindeöffnung 29 einer handelsüblichen Gewindemuffe Wellrohrgewindemuffenstücke 27 mit einem Kunstharzkleber oder -mörtel eingeklebt sind. Die Stützmutter 23 und die Gewindemuffe 26 können dann ohne weiteres auf das freie, vordere Ende 19a der Spannhülse 19 aufgeschraubt werden, wobei die von der Gewindemuffe 26 und der Stützmutter 23 erfaßbare Länge L ebenso groß ist wie der Verankerungsbereich l der Ankerhülse 16, der der aufzunehmenden Gebrauchslast entspricht.
  • Zum Spannen des Spanngliedes 10 wird die Spannhülse 16 mit den in ihr befestigten Spannstabenden aus der Hüllrohrerweiterung 15 stückweise herausgezogen. Hierbei wird die Spannhülse 19 zwischen durch durch Nachstellen der Stützmutter 23 über eine zwischengeschaltete Gleitschicht 30 abgestützt, wie dies an sich beim Vorspannen von Spanngliedern bekannt ist. Hierbei werden die Spannstäbe 12 gedehnt, wobei sich diese Dehnung bis in das innere Ende 16a der Ankerhülse und in das innere Ende 19a der Spannhülse 19 fortsetzt. Da der Kunstharzmörtel 17 an den Spannstäben 12 fest haftet, der Dehnung der Spannstäbe 12 jedoch nicht vollständig folgen kann, entstehen im Kunstharzmörtel quer zur Längsrichtung des Spanngliedes verlaufende Risse 31, welche den Mörtelpfropfen am jeweils inneren Ende in mehr oder weniger dünne Scheiben 17a zerlegen, die aber an ihrem äußeren Umfang von der Ankerhülse 16 bzw. der Spannhülse 19 zusammengehalten werden (Fig. 1 und 3). Durch diese scheibchenweise Zerlegung des Kunstharzmörtelpfropfens 17 erlangen die Spannstäbe 12 im Inneren der Spannhülse 17 bzw. der Ankerhülse 16 eine gewisse Beweglichkeit, die sie befähigt, Schwingungen des Betonbauteiles elastisch aufzufangen.
  • Nach dem Spannen des Spanngliedes 10 werden die von den Hüllrohrerweiterungen 14 und 15 umschlossenen Hohlräume mit einem Verankerungsmörtel 32 ausgefüllt, der auch in das Hüllrohr 13 eingepreßt werden kann, wenn ein voller Verbund zwischen Spannglied und Betonbauteil hergestellt werden soll. Hierbei stellt der Verankerungsmörtel 32 auf nahezu voller Länge der hinteren Hüllrohrerweiterung 14 und im hinteren Bereich 33 der vorderen Hüllrohrerweiterung 14 mittelbar einen Haft-Scher-Verbund zum Wellrohr der Hüllrohrerweiterungen 14 und 15 her. In diesem Verankerungsbereich, der auch als "Vorlänge" bezeichnet werden soll und in Fig. 3 mit 33 und in Fig. 1 mit 34 angegeben ist, werden die Spannstäbe 12 erst im bereits vorgespannten Zustand im Verankerungsmörtel eingebettet. Eine etwa auftretende dynamische Beanspruchung ist deshalb in diesem Bereich nur gering.
  • Man erkennt, daß eine Endverankerung des vorderen, zunächst beweglichen Endes 10b des Spanngliedes 10 auch dadurch möglich ist, daß die Spannhülse 19 bis zum Aufbringen der Gebrauchslast vollständig aus dem Bauteil 11 herausgezogen wird und daß dann die allein noch in der Hüllrohrerweiterung 15 befindlichen Spannstäbe 12 im Verankerungsmörtel 32 eingebettet werden. Wenn dieser Verankerungsmörtel 32 dann vollständig erhärtet ist, können die Spannstäbe 12 zwischen der herausgezogenen Spannhülse 19 und der vorderen Stirnfläche 22 bzw. dem Widerlagerteil durchgeschnitten werden. Sie schauen dann einzeln ein kleines Stück über die vordere Stirnfläche 22 des Betonbauteiles 11 hinaus und können dann unmittelbar an die Sensoren eines hier nicht näher dargestellten Überwachungsgerätes angeschlossen werden. Ein solcher Sensoranschluß ist natürlich auch an den Enden 12a der Spannstäbe 12 möglich, wenn diese in der Spannhülse 19 eingebettet sind.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sind mehrere Änderungen und Ergänzungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die Ankerhülse 16 am hinteren, fest einzubetonierenden Ende 10a des Spanngliedes 10 auch so lang sein, daß sie die Hüllrohrerweiterung 14 nahezu vollständig ausfüllt. Es stellen sich dann Risse 31 im Kunstharzmörtel 17 in demjenigen Bereich der Ankerhülse ein, der sich im Inneren der Hüllrohrerweiterung 14 befindet.

Claims (11)

  1. Endverankerung eines Spanngliedes für Spannbetonbauteile, Erdanker, Felsanker od.dgl., das in einem Hüllrohr mindestens zeitweise längsverschieblich verlegt ist, welches mindestens an einem Ende eine Erweiterung aufweist, in der ein Spanngliedende mit einem Verankerungsmörtel eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Faserverbundwerkstoffen bestehende Spannglied (10) an seinem Ende (10a, 10b) eine dieses mit Abstand umgebende, aus einem dünnwandigen Wellrohr bestehende Spann- oder Ankerhülse (16, 19) aufweist, die mit einem zu den Faserverbundwerkstoffen affinen Kunstharzmörtel (17) ausgefüllt ist, der den Haft-Scherverbund zwischen dem Spanngliedende (10a, 10b) und der Hülse (16, 19) herstellt, während der Verankerungsmörtel (32) den Haft-Scherverbund zwischen der Spann- oder Ankerhülse (16, 19) und der Hüllrohrerweiterung (14, 15) herstellt.
  2. Verankerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spann- oder Ankerhülse (19 bzw. 16) aus dünnwandigen Blechstreifen gewickelt ist, die an ihren Rändern mit Falzen ineinandergreifen.
  3. Verankerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spann- oder Ankerhülse (19 bzw. 16) aus Stahlblech, Aluminiumblech oder Kunststoff besteht.
  4. Verankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spann- oder Ankerhülse (19 bzw. 16) eine sinusförmige Wellung aufweist.
  5. Verankerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberge (20) und Wellentäler (21) der Wellung (18) in Umfangsrichtung der Spann- oder Ankerhülse (19 bzw. 16) nach einer Schraubenlinie verlaufen.
  6. Verankerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (19) des Spanngliedes (10) mindestens auf einer der aufzunehmenden Gebrauchslast entsprechenden Länge (l) von einer Spannvorrichtung (25) erfaßbar ist, die mit einem Wellrohrgewindemuffenstück (27) auf die Spannhülse (19) des Spanngliedes (10) aufschraubbar ist.
  7. Verankerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellrohrgewindemuffenstück (27) mit einem Kunstharzkleber oder -mörtel in einer Gewindemuffe (26) der Spannvorrichtung (25) eingeklebt ist.
  8. Verankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllrohrerweiterungen (14, 15) von Stahl-, Aluminium- oder Kunststoffwellrohren gebildet werden, deren Innendurchmesser (D) größer ist als der Außendurchmesser (d) der Spann- oder Ankerhülsen (19 bzw. 16).
  9. Verfahren zum Herstellen einer Endverankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einer Ankerhülse (16) versehene eine Ende (10a) des Spanngliedes (10) so im Beton eines Bauteiles (11) eingebettet wird, daß sich die zum Überleiten der Gebrauchslast vom Spannglied (10) auf das Bauteil (11) erforderliche Länge (l) der Ankerhülse (16) im Beton (8) befindet und die Spannhülse (19) mit dem darin befestigten anderen Ende (10b) des Spanngliedes (10) etwa an der in das Hüllrohr (13) übergehenden Wurzel der Hüllrohrerweiterung (15) anliegt, daß dann durch Ziehen an der Spannhülse (19) die Vorspannung auf das Spannglied (10) aufgebracht und dieses vorübergehend auf einem Widerlagerteil (24) mit einer Stützmutter (23) abgestützt wird, daß dann mindestens die Erweiterungen (14, 15) des Hüllrohres (13) mit dem Verankerungsmörtel (32) ausgefüllt werden und daß nach der Erhärtung des Verankerungsmörtels (32) die Stützmutter (23) und der Widerlagerteil (24) entfernt und der herausgezogene, überstehende Teil der Spannhülse (19) bzw. des Spanngliedes (10) abgeschnitten wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannglied (10) beim Spannen so weit gedehnt wird, daß die Spannhülse (19) mit dem in ihr angeordneten Spanngliedende (10b) vollständig aus der diese umgebenden Hüllrohrerweiterung (15) austritt und daß die Spannstäbe bzw. Spanndrähte (12) nach dem Einbetten im Verankerungsmörtel (32) und nach dessen Erhärtung zwischen Spannhülse (19) und Bauteil (11) abgeschnitten werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannglieder (10) auf der Baustelle auf passende Längen geschnitten, an ihren Enden (10a, 10b) mit dem Anker- bzw. Spannhülsen (16, 19) versehen und mit diesen durch Kunstharzmörtel (17) verbunden werden, der dann durch Erwärmen der Anker- bzw. Spannhülsen (16 bzw. 19) an Ort und Stelle ausgehärtet wird.
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