Verwendung einer Verankerungsvorrichtung für Zugglieder

Abstract

 Es wird eine Verwendung einer Verankerungsvorrichtung (1) für Zugglieder (2), insbesondere für Zugglieder (2) aus faserverstärktem Kunststoff, beim externen Vorspannen eines Bauteils mit Hilfe eines Zuggliedes (2) vorgeschlagen, wobei die Verankerungsvorrichtung (1) einen Verankerungskörper (3), durch den das Zugglied (2) geführt wird, und mindestens zwei Ankerkeile (4) umfasst, die um das Zugglied (2) angeordnet werden und mit deren Hilfe das Zugglied (2) im Verankerungskörper (3) festgelegt wird, wobei mindestens ein Schutzelement (5) vorgesehen ist, das zwischen den Ankerkeilen (4) und dem Zugglied (2) angeordnet wird, so dass die Krafteintragung auf das Zugglied (2) indirekt über das Schutzelement (5) erfolgt, wobei die Verwendung dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens ein Schlitz in der Oberfläche des Bauteils erzeugt wird, der Schlitz an mindestens einer Stelle für die Verankerungsvorrichtung (1) aufgeweitet wird und zumindest bereichsweise mit einem Bindemittel verfüllt wird und das Zugglied (2) zumindest abschnittsweise in dem Schlitz angeordnet wird und mit Hilfe der Verankerungsvorrichtung (1) angespannt wird, bis das Bindemittel erhärtet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Verwendung einer Verankerungsvorrichtung für Zugglieder, insbesondere für Zugglieder aus faserverstärktem Kunststoff, beim externen Vorspannen eines Bauteils mit Hilfe eines Zuggliedes, wobei die Verankerungsvorrichtung einen Verankerungskörper, durch den das Zugglied geführt wird, und mindestens zwei Ankerkeile umfasst, die um das Zugglied angeordnet werden und mit deren Hilfe das Zugglied im Verankerungskörper festgelegt wird, wobei mindestens ein Schutzelement vorgesehen ist, das zwischen den Ankerkeilen und dem Zugglied angeordnet wird, so dass die Krafteintragung auf das Zugglied indirekt über das Schutzelement erfolgt.

[0002] Mechanisch verankerte Zugglieder werden im Rahmen ganz unterschiedlicher Bauund Sanierungsmaßnahmen eingesetzt. In der Praxis ist es oftmals erforderlich, das Zugglied vorzuspannen. Die Krafteinleitung erfolgt dabei über einer Verankerungsvorrichtung.

[0003] Aus der Praxis sind im Wesentlichen zwei verschiedene Typen von Verankerungsvorrichtungen bekannt, nämlich die Vergussverankerung und die Klemmverankerung.

[0004] Bei Vergussverankerungen wird das Zugglied durch eine Hülse geführt oder endseitig mit einer Hülse versehen. Die Hülse wird dann mit einem Bindemittel, wie zum Beispiel mit Harz, vergossen, so dass das Zugglied in der Hülse festgelegt ist. Dieser Verguss erfordert exaktes Arbeiten und ist insgesamt sehr aufwendig, so dass der Einsatz derartiger Vergussverankerungen im Rahmen von Baustellen in der Regel nicht wirtschaftlich ist.

[0005] Bei Klemmverankerungen wird das Zugglied durch einen Verankerungskörper geführt und dort mithilfe von mindestens zwei Ankerkeilen festgelegt, die in der Regel symmetrisch um das Zugglied angeordnet werden. Das Zugglied wird dabei quer zur Längsrichtung gepresst. Die dadurch bedingte Reibung ermöglicht die zum Vorspannen erforderliche Krafteinleitung in das Zugglied. Klemmverankerungen haben den Vorteil, dass sie relativ einfach an jeder beliebigen Stelle eines Zugglieds montierbar sind. Allerdings sind Klemmverankerungen für bestimmte Zugglieder nur bedingt geeignet. Insbesondere bei stark querdruckempfindlichen Zuggliedern, also Zuggliedern, die ein anisotropes Werkstoffverhalten aufweisen, können die im Bereich einer Klemmverankerung auftretenden Schubspannungsspitzen zum Bruch, d.h. zum Abreißen des Zuggliedes führen. Die Möglichkeiten der Krafteinleitung bzw. Lasteintragung sind hier also stark begrenzt. Insbesondere unter dynamischer Belastung ist der Wirkungsgrad von Klemmverankerungen bei derartigen Zuggliedern daher relativ schlecht.

[0006] Als Beispiel für stark querdruckempfindliche Zugglieder seien hier Zugglieder aus faserverstärkten Kunststoffen - insbesondere aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) - genannt. Derartige Zugglieder werden beispielsweise als Bewehrungselemente im Betonbau eingesetzt. Das Vorspannen der Zugglieder bzw. Bewehrungselemente führt hier zu einem verbesserten Tragverhalten des Betonbauteils unter Gebrauchslast.

[0007] Aus der FR-A-2 708 017 ist eine Verwendung einer Verankerungsvorrichtung für Zugglieder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt. Die bekannte Verankerungsvorrichtung weist einen Verankerungskörper, durch den das Zugglied geführt wird, und zwei Ankerkeile auf, die um das Zugglied angeordnet werden und mit deren Hilfe das Zugglied im Verankerungskörper festgelegt wird. Zwischen den Ankerkeilen und dem Zugglied ist ein Schutzelement vorgesehen. Die mit dem Schutzelement in Kontakt stehenden Oberflächen der Ankerkeile weisen in gleichmäßigen Abständen ausgebildete Ausnehmungen auf.

[0008] Aus der DE 66 01 081 U ist ebenfalls eine Verwendung einer Verankerungsvorrichtung für Zugglieder bekannt. Die Verankerungsvorrichtung weist einen Verankerungskörper, durch den das Zugglied geführt wird, und zwei Ankerkeile auf, die um das Zugglied angeordnet werden. Des Weiteren ist zwischen den Ankerkeilen und dem Zugglied ein Schutzelement vorgesehen.

[0009] Aus der DE-A-25 15 423 ist auch eine Verwendung einer Verankerungsvorrichtung für Zugglieder bekannt. Die Verankerungsvorrichtung weist einen Verankerungskörper, durch den das Zugglied geführt wird, und zwei Ankerkeile auf, die um das Zugglied angeordnet werden. Zwischen den Ankerkeilen und dem Zugglied ist ein Schutzelement vorgesehen.

[0010] Des Weiteren ist aus der DE 12 78 718 B eine Verwendung einer Verankerungsvorrichtung für Zugglieder mit einem Verankerungskörper, durch den das Zugglied geführt wird, und mit zwei Ankerkeilen bekannt, die um das Zugglied angeordnet werden. Zwischen den Ankerkeilen und dem Zugglied ist ein Schutzelement angeordnet.

[0011] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Verwendung einer Verankerungsvorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben, bei der ein nachträgliches Bewehren von Betonbauteilen ermöglicht ist.

[0012] Die erfindungsgemäße Verwendung einer Verankerungsvorrichtung löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach wird mindestens ein Schlitz in der Oberfläche des Bauteils erzeugt, wird der Schlitz an mindestens einer Stelle für die Verankerungsvorrichtung aufgeweitet und zumindest bereichsweise mit einem Bindemittel verfüllt und wird das Zugglied zumindest abschnittsweise in dem Schlitz angeordnet und mit Hilfe der Verankerungsvorrichtung angespannt, bis das Bindemittel erhärtet ist.

[0013] Genauer gesagt wird ein Schlitz in der Oberfläche des nachträglich zu bewehrenden und extern vorzuspannenden Bauteils erzeugt. Der Schlitz wird an mindestens einer Stelle für die Verankerungsvorrichtung aufgeweitet. Der Schlitz wird dann zumindest bereichsweise mit einem Bindemittel verfüllt, in das das Zugglied zumindest abschnittsweise eingebettet wird. Mit Hilfe der Verankerungsvorrichtung kann das Zugglied nun angespannt werden, bis das Bindemittel erhärtet ist. Nach dem Erhärten des Bindemittels kann die Verankerungsvorrichtung wieder entfernt werden, da das Zugglied durch das Bindemittel im Schlitz gehalten wird.

[0014] Die Verankerungsvorrichtung eignet sich auch zum Vorspannen von Zuggliedern, die sehr querdruckempfindlich sind. Besonders wichtige Vertreter dieser Klasse von Zuggliedern sind Zugglieder aus faserverstärkten und insbesondere aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen. Derartige Zugglieder werden sehr erfolgreich zum nachträglichen Bewehren von Betonbauteilen verwendet. Mit der erfindungsgemäβen Verwendung einer Verankerungsvorrichtung ist ein externes Vorspannen von Betonbauteilen durch Vorspannen der Zugglieder ermöglicht.

[0015] Durch das fakultative Vorsehen von Ausnehmungen in den mit dem Schutzelement in Kontakt stehenden Oberflächen der Ankerkeile und/oder in der den Ankerkeilen zugewandten Oberfläche des Schutzelements wird die Anpressfläche reduziert. Durch geeignete Anordnung und Verteilung der Ausnehmungen lässt sich die auf das Zugglied ausgeübte Querpressung der Stärke und dem Ort nach steuern. Auβerdem werden die durch die Querpressung hervorgerufenen Reibungskräfte vergleichmäßigt. Das Zugglied sollte nämlich belastungsseitig möglichst frei von Schubspannungen sein, da Schubspannungsspitzen hier zum Brechen des Zuggliedes führen können. Dafür kann das Zugglied am unbelasteten Ende stärker angepackt werden. Dabei könnte die Dichte der Ausnehmungen in Richtung des belasteten Endes des Zugglieds größer werden. Nimmt nun die Dichte der Ausnehmungen in Richtung des belasteten Endes des Zuggliedes zu, so wird dadurch die Anpressfläche und damit die Anpresskraft in Richtung des belasteten Endes vermindert. Die Anpresskraft wird über das Schutzelement verschmiert und in Richtung des unbelasteten Endes des Zuggliedes verlagert.

[0016] Die konstruktive Ausgestaltung des bzw. der Schutzelemente hängt wesentlich von der Art des verwendeten Zuggliedes ab. Handelt es sich beispielsweise um ein litzenförmiges Zugglied, so könnte das Schutzelement in vorteilhafter Weise in Form einer Hülse ausgebildet sein, durch die das litzenförmige Zugglied geführt wird. In vorteilhafter Weise könnte diese Hülse das Zugglied möglichst formschlüssig umschließen. Dazu könnte die Hülse aus einem verformbaren Material, wie z. B. Blech, gefertigt sein und einen Schlitz aufweisen. Eine derartige Hülse könnte zur Montage und Anpassung an litzenförmige Zugglieder mit unterschiedlichem Durchmesser einfach auseinandergebogen oder zusammengepresst werden.

[0017] Zugglieder aus faserverstärkten Kunststoffen liegen häufig in Form von Bändern oder Lamellen vor. Eine für derartige bandförmige Zugglieder ausgelegte Verankerungsvorrichtung umfasst mindestens zwei plattenförmige Schutzelemente, die auf den beiden Hauptoberflächen des bandförmigen Zuggliedes einander gegenüber angeordnet werden. Die flächenmäßige Dimensionierung der plattenförmigen Schutzelemente sollte auf die Breite des bandförmigen Zuggliedes abgestimmt werden.

[0018] Die Form der Ausnehmungen in der Oberfläche des Schutzelements spielt nur eine untergeordnete Rolle. So sind punktförmige Ausnehmungen genauso geeignet wie flächigere Ausnehmungen. Aus Herstellungsgründen haben sich im Wesentlichen senkrecht zum Zugglied orientiert Nuten in der Oberfläche der Ankerkeile und/oder in der Oberfläche des Schutzelements als vorteilhaft erwiesen.

[0019] Die mit der Verwendung eines Schutzelements angestrebte Wirkung ist dann besonders gut, wenn das Schutzelement aus einem Material mit einem geringen Elastizitätsmodul, wie zum Beispiel aus Aluminium oder Kupfer, gefertigt ist.

[0020] Insbesondere bei der Montage der Verankerungsvorrichtung erweist es sich als vorteilhaft, wenn auf der dem Zugglied abgewandten Oberfläche der Ankerkeile eine Gleitschicht vorgesehen ist. Diese Gleitschicht bildet eine definierte Gleitfläche zwischen den Ankerkeilen und dem Ankerkörper. Ein Gleiten zwischen den Ankerkeilen und dem Schutzelement und zwischen dem Schutzelement und dem Zugglied wird dadurch zumindest weitgehend vermieden. Die Gleitschicht könnte in vorteilhafter Weise in Form einer Teflonfolie realisiert sein.

[0021] Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die Patentansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung einer bei der erfindungsgemäßen Verwendung einsetzbaren Verankerungsvorrichtung anhand der Zeichnungen zu verweisen. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1

einen Schnitt durch eine Verankerungsvorrichtung vor dem Zusammenbau und

Fig. 2

einen der in Figur 1 dargestellten Ankerkeile in Schnittdarstellung und eine Aufsicht auf die dem Zugglied zugewandte Oberfläche.

[0022] In Figur 1 ist eine Verankerungsvorrichtung 1 für ein Zugglied 2 dargestellt, die einen Verankerungskörper 3 umfasst, durch den das Zugglied 2 geführt ist. Die Verankerungsvorrichtung 1 umfasst ferner zwei Ankerkeile 4, mit deren Hilfe das Zugglied 2 im Verankerungskörper 3 festgelegt wird.

[0023] Bei dem Zugglied 2 handelt es sich um eine CFK-Lamelle, d.h. um ein bandförmiges Zugglied 2 aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff. Dementsprechend umfasst die Verankerungsvorrichtung 1 auch nur zwei Ankerkeile 4, die symmetrisch um das Zugglied 2, nämlich gegen die beiden Hauptoberflächen des Zuggliedes 2 angeordnet sind.

[0024] Die Verankerungsvorrichtung 1 umfasst zusätzlich zwei Schutzelemente 5, die jeweils zwischen den Ankerkeilen 4 und dem Zugglied 2 angeordnet sind, so dass die Krafteintragung auf das Zugglied 2 indirekt über die Schutzelemente 5 erfolgt.

[0025] Bei den beiden Schutzelementen 5 handelt es sich um Schutzplatten, die direkt auf den beiden Hauptoberflächen des Zuggliedes 2, einander gegenüberliegend angeordnet sind.

[0026] Die mit den Schutzelementen 5 in Kontakt stehenden Oberflächen der Ankerkeile 4 sind mit Ausnehmungen 6 versehen, was besonders deutlich in der Figur 2 dargestellt ist. Es handelt sich hier um nutenförmige Ausnehmungen 6, die im Wesentlichen senkrecht zum Zugglied 2 orientiert sind. Die Nuten sind gleichmäßig, d. h. in gleichen Abständen, auf der Oberfläche der Ankerkeile 4 verteilt. Die Nuten 6 dienen hier lediglich zur Reduzierung der Anpressfläche der Ankerkeile 4. Durch eine nicht gleichmäßige Verteilung von Ausnehmungen in der Oberfläche der Ankerkeile kann auch eine nicht gleichmäßige Verteilung der Anpresskraft erzielt werden, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn eines der Enden, meist das belastete Ende des Zuggliedes möglichst frei von Schubspannung sein soll.

[0027] An dieser Stelle sei angemerkt, dass eine Reduzierung der Anpresskraft auch dadurch erreicht werden kann, dass die mit den Ankerkeilen in Kontakt stehende Oberfläche des Schutzelements mit Ausnehmungen versehen ist.

[0028] Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schutzplatten 5 aus einem Material mit einem geringen Elastizitätsmodul gefertigt, nämlich beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer.

[0029] Bei der in Figur 1 dargestellten Verankerungsvorrichtung 1 ist schließlich noch jeweils eine Gleitschicht 7 auf der dem Zugglied 2 abgewandten Oberfläche der Ankerkeile 4 vorgesehen. Diese Gleitschichten 7 sind in Form von Teflonfolien realisiert. Die Gleitschichten 7 erleichtern die Montage der Verankerungsvorrichtung 1 insofern, als sie definierte Gleitflächen darstellen, die ein Verrutschen der Anordnung der Ankerkeile 4 und Schutzplatten 5 um das Zugglied 2 beim Einbringen in den Verankerungskörper 3 verhindern.

[0030] Obwohl sich die Verankerungsvorrichtung ganz besonders zur Verankerung und Vorspannung von Spanngliedern aus faserverstärkten Kunststoffen und insbesondere von Bändern aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen eignet, kann sie auch in Verbindung mit anderen, beispielsweise litzenförmigen Zuggliedern aus anderen Materialien eingesetzt werden.

Ansprüche

1. Verwendung einer Verankerungsvorrichtung (1 ) für Zugglieder (2), insbesondere für Zugglieder (2) aus faserverstärktem Kunststoff, beim externen Vorspannen eines Bauteils mit Hilfe eines Zuggliedes (2), wobei die Verankerungsvorrichtung (1 ) einen Verankerungskörper (3), durch den das Zugglied (2) geführt wird, und mindestens zwei Ankerkeile (4) umfasst, die um das Zugglied (2) angeordnet werden und mit deren Hilfe das Zugglied (2) im Verankerungskörper (3) festgelegt wird, wobei mindestens ein Schutzelement (5) vorgesehen ist, das zwischen den Ankerkeilen (4) und dem Zugglied (2) angeordnet wird, so dass die Krafteintragung auf das Zugglied (2) indirekt über das Schutzelement (5) erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schlitz in der Oberfläche des Bauteils erzeugt wird, der Schlitz an mindestens einer Stelle für die Verankerungsvorrichtung (1 ) aufgeweitet wird und zumindest bereichsweise mit einem Bindemittel verfüllt wird und das Zugglied (2) zumindest abschnittsweise in dem Schlitz angeordnet wird und mit Hilfe der Verankerungsvorrichtung (1 ) angespannt wird, bis das Bindemittel erhärtet ist.

2. Verwendung einer Verankerungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (5) in Form einer vorzugsweise geschlitzten Hülse ausgebildet ist oder dass mindestens zwei plattenförmige Schutzelemente (5) vorgesehen sind.

3. Verwendung einer Verankerungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Schutzelement (5) in Kontakt stehenden Oberflächen der Ankerkeile (4) und/oder die mit den Ankerkeilen (4) in Kontakt stehende Oberfläche des Schutzelements (5) mit Ausnehmungen versehen ist, wobei vorzugsweise die Dichte der Ausnehmungen (6) in Richtung des belasteten Endes des Zugglieds (2) größer wird.

4. Verwendung einer Verankerungsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Zugglied (2) abgewandten Oberfläche der Ankerkeile (4) eine vorzugsweise in Form einer Teflonfolie realisierte Gleitschicht (7) vorgesehen ist.

Zeichnung