[0001] Die Verstärkung eines bestehenden Bauteils B aus Beton respektive Stahlbeton mit einem Faserverbundwerkstoff F, um eine auf Biegezug beanspruchte Seite des Bauteils B zu verstärken, ist bekannt. Hierzu wird ein Faserverbundwerkstoff F auf die beanspruchte Stelle aufgeklebt. Es ist ebenfalls Stand der Technik, dass ein zusätzlicher Anpressdruck, welcher am Ende des geklebten Faserverbundwerkstoffes F aufgebracht wird, beispielsweise mit Stahlplatten und Schrauben, welche in den Traggrund eingreifen, sich positiv auf das Verhalten des mit einem Faserverbundwerkstoff verstärkten Bauteils auswirkt.
[0002] Trotzdem bleibt das Verankern eines Faserverbundstreifens an seinen Enden eine Schwachstelle. Es ist daher die Aufgabe dieser Erfindung, ein mechanisches Endverankerungselement für solche Laminatstreifen zu schaffen, welches grössere Kräfte aufzunehmen vermag und das kostengünstig hergestellt und einfach verbaut werden kann.
[0003] Diese Aufgabe wird gelöst von einem Endverankerungselement für aufzuklebende Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen, bestehend aus einer Grundplatte, welche eine Stützfläche bildet, die mit der Richtung des zu verankernden Endes eines Laminatstreifens in dessen Richtung hin gesehen einen Winkel W zwischen 85[deg.] und 120[deg.] einschliesst, und für den aufzuklebenden Laminatendbereich eine gekrümmte Oberfläche aufweist, sodass der darauf aufgeklebte Endbereich des Laminatendes eine gegen das Bauwerk B hin gerichtete Krümmung erfährt, dass die Unterseite der Grundplatte Quernuten aufweist, und die auf die Grundplatte aufzulegende Klemmplatte eine zur gekrümmten Oberfläche passende gekrümmte Oberfläche als Unterseite aufweist, und die Klemmplatte an ihrem Ende mit einer nach unten gerichteten Auskragung die Grundplatte an deren Ende hintergreift,
sowie dass die Klemm- und Grundplatte mittels Schraubverbindungen miteinander verklemmbar sind, und wenigstens mittels eines die beide Platten durchdringenden Verankerungsbolzen im Bauwerk B verankerbar sind.
[0004] In den Figuren ist das Endverankerungselement für aufzuklebende Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen gezeigt und seine Form und Beschaffenheit sowie seine Funktion wird nachfolgend anhand dieser Zeichnungen beschrieben und erklärt.
[0005] Es zeigt:
<tb>Fig. 1:<sep>das Endverankerungselement von der Seite her gesehen, mit einem rechts einlaufenden Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen;
<tb>Fig. 2:<sep>das Endverankerungselement von oben gesehen;
<tb>Fig. 3:<sep>das Endverankerungselement von unten gesehen;
<tb>Fig. 4:<sep>das Endverankerungselement in einem Längsschnitt in einer an einem Bauwerk B verbauten Lage mit eingeklemmtem Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen.
[0006] Das Endverankerungselement für aufzuklebende Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen besteht aus einer Grundplatte 1 und einer darauf aufzulegenden zugehörigen Klemmplatte 8, wie in Fig. 1 gezeigt. Diese Teile sind zum Beispiel aus Aluminium gefertigt. Sie können im Spritzguss-Verfahren hergestellt sein, oder stranggepresst oder auch aus Vollmaterial gefräst sein. Die Grundplatte 1 bildet eine Stützfläche 2, die mit der Richtung des zu verankernden Endes eines Laminatstreifens 3 in dessen Richtung hin gesehen einen Winkel W zwischen 85[deg.] und 120[deg.] einschliesst.
Die Grundplatte 1 weist für den aufzuklebenden Laminatendbereich eine gekrümmte Oberfläche 4 auf, sodass der darauf aufgeklebte Endbereich 5 des Laminatendes eine gegen das Bauwerk B hin gerichtete Krümmung 6 erfährt, das heisst das Ende des Laminatendes ist näher beim Bauwerk als der Anfang des Laminatendbereiches. In der Unterseite der Grundplatte 1 sind Quernuten 7 ausgeformt, welche zur Aufnahme der Schraubenköpfe 15 von Schrauben bestimmt sind, welche die Grundplatte 1 senkrecht nach oben durchdringen und nach oben aus der Grundplatte 1 herausragen. Eine Seite des Schraubenkopfes 15 liegt dabei an der seitlichen Wand 16 der Nute 7 an, sodass der Schraubenkopf 15 darin vor einem Verdrehen gesichert ist. Die auf die Grundplatte 1 aufzulegende Klemmplatte 8 weist eine zur gekrümmten Oberfläche 4 passende gekrümmte Oberfläche 9 als Unterseite 10 auf.
Die Klemmplatte 8 läuft an ihrem Ende in eine nach unten gerichtete Auskragung 11 aus, welche beim Auflegen auf die Grundplatte 1 dieselbe an deren Ende hintergreift. Die Klemm- 8 und Grundplatte 1 sind mittels Schraubverbindungen 12 miteinander verspann- und somit verklemmbar. Wenigstens mittels eines die beiden Platten 8, 1 durchdringenden Verankerungsbolzens 13 ist die Grundplatte 1 im Bauwerk B verankerbar.
[0007] Die Fig. 2 zeigt das Endverankerungselement von oben gesehen. Man blickt hier auf die Oberseite der Klemmplatte 8. Diese ist mittels der Kontermuttern 17 auf den Verbindungsschrauben 12 und durch Unterlegen von Distanzscheiben 18 mit denselben verschraubt, sodass die Klemmplatte 8 mit der darunterliegenden Grundplatte 1 satt verspannt wird und diese beiden Platten 1, 8 kräftig unter Einschluss des zwischenliegenden Endbereiches eines Laminatstreifens 3 miteinander verklemmt werden. Wie man erkennt, sind die Schrauben beidseits des Endbereichs des Laminatstreifens angeordnet, sodass eine kräftige Verspannung ermöglicht wird.
Weil die Klemmflächen ja in einer Richtung gekrümmt sind, sind die Grundplatte 1 und die Klemmplatte 8 in der Querrichtung besonders steif und die Schrauben auf den beiden Seiten des Laminatstreifens drücken die Klemmflächen dazwischen satt aufeinander.
[0008] In Fig. 3 sieht man das Endverankerungselement von unten gesehen. Hier sind die Nuten 7 erkennbar, welche in der Unterseite der Grundplatte 1 ausgeformt sind. Man erkennt die Schraubenköpfe 15, die mit je einer Seite an der Nuten-Seitenwand 16 anliegen, sodass sie in den Nuten vor einem Verdrehen gesichert sind. Weil die Vertiefung, in welche die Grundplatte 1 eingesetzt wird, zuvor mit einem Epoxyharz ausgegossen wird, werden die Nuten 7 beim Einsetzen der Grundplatte 1 von diesem Epoxyharz ausgefüllt, sodass eine zusätzliche Verkrallung der Grundplatte 1 mit dem Bauwerk entsteht.
[0009] Die Fig. 4 zeigt das Endverankerungselement in einem Längsschnitt in einer an einem Bauwerk B verbauten Lage mit eingeklemmtem Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen 3. Zum Aufbau der Verankerung wird die Vertiefung zunächst mit Epoxyharz ausgegossen, dann wird die Grundplatte 1 eingesetzt, sodass ihre Stützfläche 2 satt an der dortigen Wand der Vertiefung anliegt. Dann wird die Grundplatte 1 mit dem Verankerungsbolzen 13 gesichert. Das Epoxyharz wird verdrängt und füllt die Nuten 7 auf der Unterseite der Grundplatte 1 aus. Dann wird die gekrümmte Oberseite der Grundplatte 1 mit Epoxyharz bestrichen und hernach der endseitige Abschnitt des Laminatstreifens unter Krümmung darauf gedrückt.
Die Oberseite des Laminatstreifens wird ebenfalls mit Epoxyharz bestrichen und dann wird die Klemmplatte 8 aufgesetzt und kräftig mit der Grundplatte 1 verspannt, unter Einklemmens des zwischenliegenden Endabschnittes des Laminatstreifens.
[0010] Das Neue und Besondere bei der Anwendung dieses Endverankerungselementes besteht darin, dass es ermöglicht, den aufgeklebten Faserverbundwerkstoff F zusätzlich am Ende in den Traggrund, bestehend vorwiegend aus Beton respektive Stahlbeton, einzubiegen. Der Faserverbundwerkstoff F, welcher zur Biegezugverstärkung auf die Oberfläche des Bauteils B aufgeklebt wird, besteht vorzugsweise aus unidirektional angeordneten Faserbündeln, vorzugsweise aus Kohle-, Glas- oder Aramidfasern. Dieser Faserverbundwerkstoff F wird über die gesamte Länge des Faserverbundwerkstoffes mit dem Traggrund schubfest mittels Klebstoff verklebt. Ein oder beide Enden des Faserverbundwerkstoffes werden danach wie beschrieben zwischen der unteren Grundplatte und der oberen Klemmplatte eingeklebt.
Durch Anziehen der Schraubverbindungen zwischen der Klemm- 8 und Grundplatte 1 wird der Faserverbundbaustoffstreifen gekrümmt und in den Traggrund eingebogen. Bei Belastung des Bauteils B entsteht im Faserverbundwerkstoff, welcher auf der biegebeanspruchten Seite aufgeklebt wird, eine Zugkraft. Am gekrümmten Ende des Faserverbundwerkstoffes wird die verbleibende Zugkraft, welche durch die Klebeverbindung teilweise bereits in den Traggrund eingeleitet wurde, umgelenkt. Die resultierende Umlenkkraft U wird in einem spitzen Winkel über die Stützfläche 2, welche dann als Krafteinleitungsfläche wirkt, in den Traggrund abgegeben. Dank dieser Endverankerungselemente ist die Krafteinleitung aus dem Faserverbundwerkstoff F in den Traggrund nicht ausschliesslich vom Kleberverbund über die gesamte Länge des Faserverbundwerkstoffes abhängig.
Die Krafteinleitung erfolgt zusätzlich über die resultierende Umlenkkraft U. Damit das Abheben des Verankerungselements infolge der Umlenkkraft U verhindert wird, wird das Verankerungselement mit einem Verankerungsbolzen 13 im Traggrund B fixiert.
The reinforcement of an existing component B made of concrete or reinforced concrete with a fiber composite material F to reinforce a claimed bending side of the component B is known. For this purpose, a fiber composite material F is glued to the claimed point. It is also known in the art that an additional contact pressure, which is applied to the end of the bonded fiber composite material F, for example with steel plates and screws, which engage in the support base, has a positive effect on the behavior of the fiber composite reinforced component.
Nevertheless, the anchoring of a fiber composite strip at its ends remains a weak point. It is therefore the object of this invention to provide a mechanical end anchoring element for such laminate strips, which is able to absorb greater forces and which can be produced inexpensively and easily installed.
This object is achieved by an end anchoring element for aufzusbende fiber composite laminate strips, consisting of a base plate which forms a support surface, seen in the direction of the end of a laminate strip to be anchored in the direction of an angle W between 85 [deg.] and 120 deg., and has a curved surface for the laminate end portion to be adhered such that the end portion of the laminate end adhered thereto experiences a curvature directed against the structure B, the bottom surface of the base plate has transverse grooves, and the clamping plate to be laid on the base plate having a curved surface to the curved surface as the bottom, and the clamping plate engages behind the base plate at its end with a downwardly directed projection at the end,
and that the clamping and base plate are clamped together by means of screw, and at least by means of a both plates penetrating anchoring bolts in the building B are anchored.
In the figures, the end anchoring element for glued composite fiber laminate strips is shown and its shape and nature and its function will be described and explained with reference to these drawings.
It shows:
<Tb> FIG. FIG. 1 shows the end anchor element viewed from the side, with a right-hand fiber composite laminate strip; FIG.
<Tb> FIG. 2: <sep> the end anchoring element seen from above;
<Tb> FIG. 3: <sep> seen the end anchoring element from below;
<Tb> FIG. 4: <sep> the end anchoring element in a longitudinal section in a built-up on a building B layer with clamped fiber composite laminate strips.
The end anchoring element for fiber composite laminate strips to be adhered consists of a base plate 1 and an associated thereon clamping plate 8, as shown in Fig. 1. These parts are made of aluminum, for example. They can be produced by injection molding, or extruded or milled from solid material. The base plate 1 forms a support surface 2, which, viewed in the direction of the end of a laminate strip 3 to be anchored, encloses an angle W between 85 ° and 120 °.
The base plate 1 has a curved surface 4 for the laminate end region to be adhered, so that the end region 5 of the laminate end glued onto it experiences a curvature 6 directed towards the building B, ie the end of the laminate end is closer to the building than the beginning of the laminate end region. In the bottom of the base plate 1 transverse grooves 7 are formed, which are intended to receive the screw heads 15 of screws which penetrate the base plate 1 vertically upwards and protrude upwards from the base plate 1. One side of the screw head 15 rests against the lateral wall 16 of the groove 7, so that the screw head 15 is secured therein against rotation. The clamping plate 8 to be placed on the base plate 1 has a curved surface 9, which is suitable for the curved surface 4, as the underside 10.
The clamping plate 8 runs at its end in a downwardly directed projection 11, which engages behind the same at the end when placed on the base plate 1. The clamping 8 and base plate 1 are clamped together by means of screw 12 and thus clamped. At least by means of one of the two plates 8, 1 penetrating anchoring bolt 13, the base plate 1 in the building B can be anchored.
Fig. 2 shows the end anchoring element seen from above. It is here on the top of the clamping plate 8. This is screwed by means of lock nuts 17 on the connecting bolts 12 and by placing spacers 18 with the same, so that the clamping plate 8 is tightly clamped to the underlying base plate 1 and these two plates 1, 8 vigorously trapped with the inclusion of the intermediate end portion of a laminate strip 3 with each other. As can be seen, the screws are arranged on both sides of the end region of the laminate strip, so that a strong tension is made possible.
Because the clamping surfaces are curved in one direction, the base plate 1 and the clamping plate 8 are particularly stiff in the transverse direction and the screws on the two sides of the laminate strip squeeze the clamping surfaces therebetween.
In Fig. 3 one sees the Endverankerungselement seen from below. Here, the grooves 7 can be seen, which are formed in the underside of the base plate 1. One recognizes the screw heads 15, which abut each with one side on the groove side wall 16 so that they are secured in the grooves from twisting. Because the recess into which the base plate 1 is inserted, previously filled with an epoxy resin, the grooves 7 are filled when inserting the base plate 1 of this epoxy resin, so that an additional clawing of the base plate 1 is formed with the building.
Fig. 4 shows the Endverankerungselement in a longitudinal section in a built-B structure with a sandwiched fiber composite laminate strips 3. To build the anchor the recess is first poured with epoxy resin, then the base plate 1 is used, so that their support surface 2 full on the local wall of the depression is present. Then, the base plate 1 is secured with the anchoring bolt 13. The epoxy resin is displaced and fills out the grooves 7 on the underside of the base plate 1. Then, the curved top surface of the base plate 1 is coated with epoxy resin, and then the end portion of the laminate strip is curled thereon.
The upper surface of the laminate strip is also coated with epoxy resin, and then the clamping plate 8 is put on and firmly clamped to the base plate 1, pinching the intermediate end portion of the laminate strip.
The novelty and special in the application of this Endverankerungselementes is that it allows the glued fiber composite material F additionally in the end in the base, consisting mainly of concrete respectively reinforced concrete, einzubiegen. The fiber composite material F, which is glued to Biegezugverstärkung on the surface of the component B, preferably consists of unidirectionally arranged fiber bundles, preferably of carbon, glass or aramid fibers. This fiber composite material F is glued over the entire length of the fiber composite material with the base shear resistant by means of adhesive. One or both ends of the fiber composite are then glued between the lower base plate and the upper clamping plate as described.
By tightening the screw between the clamping 8 and base plate 1 of the fiber composite building material strip is curved and inflected into the base. When loading of the component B is formed in the fiber composite material, which is adhered to the bending-stressed side, a tensile force. At the curved end of the fiber composite material, the remaining tensile force, which was already partially introduced by the adhesive connection in the support base, deflected. The resulting deflecting force U is delivered at an acute angle over the support surface 2, which then acts as a force introduction surface in the support base. Thanks to these Endverankerungselemente the introduction of force from the fiber composite material F in the support base is not exclusively dependent on the adhesive composite over the entire length of the fiber composite material.
The force is introduced in addition to the resulting deflection U. To prevent the lifting of the anchoring element due to the deflection force U, the anchoring element is fixed with an anchoring pin 13 in the support base B.