NL8800080A - PULLER OF HIGH STRENGTH FIBERS. - Google Patents

Description

* N034945 1 ** N034945 1 *

Trekorgaan van vezels met hoge sterkte.High strength fiber pulling member.

De uitvinding heeft betrekking op een trekorgaan van aan elkaar gelijmde vezels met hoge sterkte die in een richting verlopen, zoals bijvoorbeeld koolstofvezels, aramidevezels of dergelijke voor gebruik als ankerelement bij het uitvoeren van werkzaamheden in de grond of in 5 mijnen, als wapeningselement voor beton, in het bijzonder voorgespannen beton of dergelijke.The invention relates to a tensile member of high-strength glued fibers which run in one direction, such as, for example, carbon fibers, aramid fibers or the like for use as an anchor element when carrying out work in the ground or in mines, as a reinforcement element for concrete, in particular prestressed concrete or the like.

In de bouw worden in de laatste tijd steeds meer in plaats van trekorganen van staal trekorganen van uit vezels met hoge sterkte bestaande samengestelde materialen gebruikt. Samengestelde vezelmate-10 rialen bevatten verdeelde vezels, zoals bijvoorbeeld koolstof-, glasof aramidevezels in een als matrix aangeduide inbeddingsmassa. Voor deze matrix komen meestal kunstharsen in aanmerking, in het bijzonder duroplasten zoals bijvoorbeeld epoxyhars, of thermoplasten zoals bijvoorbeeld polyamide. Trekorganen van samengestelde vezelmaterial en be-15 zitten, bij een treksterkte die vergelijkbaar is met die van staal, een lager specifiek gewicht, doch bovenal een hogere corrosiebestendigheid.Recently, more and more tensile members of steel tensile members of high-strength fiber composite materials have been used in construction. Composite fiber materials contain distributed fibers, such as, for example, carbon, glass or aramid fibers in an embedding mass designated as matrix. Synthetic resins are usually suitable for this matrix, in particular duroplastics such as, for example, epoxy resin, or thermoplastics, such as, for example, polyamide. Tensile members of composite fiber material and be-15, with a tensile strength comparable to that of steel, have a lower specific weight, but above all a higher corrosion resistance.

Dergelijke trekorganen kunnen dus met voordeel als ankerelementen toegepast worden in bouwwerkzaamheden in de grond of in mijnen, waar vaak agressieve wateren voorkomen die voor uit staal vervaardigde trekorga-20 nen corrosie-gevaarlijk zijn.Such tension members can thus advantageously be used as anchor elements in construction work in the ground or in mines, where often aggressive waters occur which are dangerous for corrosion for tensile members made of steel.

Trekorganen van samengestel de vezelmaterial en gedragen zich onder belasting in gebruik weliswaar overeenkomstig als dergelijke van staal, dat wil zeggen dat zij een in wezen lineair verlopende spanningsreklijn bezitten· In tegenstelling tot uit staal vervaardigde trekorganen be-25 zitten zij echter geen rekgrens; eerder breken zij bij het bereiken van de maximale spanning zonder plastische vervorming. Deze eigenschap, alsmede de in tegenstelling tot hun sterkte in de langsrichting van de vezels slechts zeer geringe sterkte tegen druk in dwarsrichting verhinderen dat de overigens in de bouw bekende verankeringstechnieken, zoals 30 hecht-, wig- of schroefverankeringen direkt kunnen worden overgenomen. Verankeringen, ook slechts die in de vorm van tussenverankeringen, worden bij toepassing in de betonbouw op willekeurige plaatsen langs de trekorganen toegepast, namelijk steeds daar waar scheuren optreden.Tensile members of composite fiber material and under load, in use, do behave similarly to the like of steel, that is, they have an essentially linear tension strain line. However, unlike tensile members made of steel, they do not have a tensile limit; rather they break upon reaching the maximum stress without plastic deformation. This property, as well as the very low strength against transverse pressure in contrast to their longitudinal strength of the fibers, prevent the otherwise known anchoring techniques known in the construction industry, such as adhesive, wedge or screw anchors. Anchors, including only those in the form of intermediate anchors, are used at random locations along the tensile members when used in concrete construction, namely always where cracks occur.

Pogingen om uit samengestelde vezelmaterialen bestaande staven als 35 spanorganen toe te passen in voorgespannen beton zijn er daarom tot nu toe slechts steeds op gericht geweest om mogelijkheden voor het veran- .88000*0 2 / 1 keren van dergelijke trekorganen aan hun uiteinden en voor de overdracht van de daarin opgenomen krachten op een bouwwerk te vinden. Zo is een verankeringsinrichting met een klemlichaam bekend, waarop door middel van een kleminrichting onder een rechte hoek ten opzichte van de 5 langsas van de staaf aangrijpende krachten kunnen worden uitgeoefend die een wrijvingsverbinding tussen staaf en klemlichaam verschaffen (DE-A-2.932.809). Het verankeren door slechts wrijving is niet alleen kostbaar, aangezien voor het tot stand brengen daarvan klemkrachten moeten worden opgewekt; het leidt ook tot problemen aangezien de be-10 trouwbaarheid van een dergelijke verankering op den lange duur afhankelijk is van het feit of de toegepaste materialen, in het bijzonder voor de klemlichamen, hun eigenschappen gedurende lange tijd behouden, hetgeen, wanneer het van de veroudering afhankelijke kruipen wordt beschouwd, niet met zekerheid kan worden gegarandeerd.Attempts to use composite fiber rods as tensioning members in prestressed concrete have therefore hitherto only focused on changing possibilities for turning such tension members at their ends and for transfer of the forces contained therein to a structure. For example, an anchoring device with a clamping body is known, on which by means of a clamping device at a right angle relative to the longitudinal axis of the bar, forces can be exerted which provide a frictional connection between bar and clamping body (DE-A-2.932.809) . Anchoring by just friction is not only expensive, since clamping forces must be generated to create it; it also leads to problems since the reliability of such an anchorage in the long run depends on whether the materials used, especially for the clamping bodies, retain their properties for a long time, which, when aging dependent creep is considered, cannot be guaranteed with certainty.

15 Bij een verdere bekende verankering van een trekorgaan van een sa mengesteld vezel materiaal wordt gebruik gemaakt van een uit een anker- t 1 huls en een anker!ichaam bestaande verankeringsinrichting, waarbij het anker!ichaam de kracht uit het trekorgaan overneemt en naar de hem omgrijpende en steunende ankerhuls verder leidt (DE-A-2.705.483). Daartoe 20 wordt het trekorgaan, dat uit meerdere strengen kan bestaan, tenminste in het gebied waar de trekkracht moet worden verankerd, verdeeld in aparte strengen, die ordelijk in een substantie worden gebed, die wat betreft zijn elastische materialen afgestemd is op het materiaal van het trekorgaan en een voldoend groot hechtvermogen moet verzekeren. De 25 ankerhuls vervult aan de ene kant een steunfunctie voor deze bij het inbrengen gietbare substantie en de ingebedde strengen, en aan de andere kant maakt hij het verder leiden van de trekkrachten naar de omgevende constructie mogelijk.In a further known anchoring of a tensile member of a composite fiber material use is made of an anchoring device consisting of an anchor sleeve and an anchor body, wherein the anchor body takes over the force from the tensile member and to him. circumferential and supportive anchor sleeve leads further (DE-A-2,705,483). For this purpose, the tensile member, which may consist of several strands, is divided, at least in the area where the tensile force is to be anchored, into separate strands, which are ordered in order in a substance, which in terms of its elastic materials is adapted to the material of the tensile member and ensure a sufficiently high adhesive capacity. The anchor sleeve, on the one hand, performs a support function for this pourable substance and the embedded strands, and on the other, it allows the further drawing of the tensile forces to the surrounding structure.

In hun geheel hebben dus de bekende verankeringsinrichtingen het 30 nadeel dat ter vervaardiging van verankering op bepaalde plaatsen van het trekorgaan meer of minder kostbare voorzieningen moeten worden getroffen, waarvoor telkens ter plekke aanzienlijke inspanningen nodig zijn.The known anchoring devices as a whole therefore have the drawback that more or less expensive provisions have to be made to manufacture anchoring at certain locations of the pulling member, for which considerable efforts are always required on site.

Doel van de uitvinding is een mogelijkheid te verschaffen om trek-35 organen uit samengestelde vezelmaterial en met hoge sterkte, eigenschappen te verschaffen die de mogelijkheid bieden om dergelijke trekorganen in de bouw op overeenkomstige wijze als trekorganen uit staal te kunnen toepassen.The object of the invention is to provide an opportunity to provide tensile members of composite fiber material and with high strength, properties which make it possible to use such tensile members in construction in a similar manner as tensile members of steel.

Volgens de uitvinding wordt dit bereikt doordat het trekorgaan in 40 afschuifrichting verbonden is met een ommanteling van een materiaal .8800080 3 » waarvan de sterkte tenminste bij benadering overeenkomt met die van de vezels, waarvan het rekvermogen groter is dan dat van de vezels en dat bij overbelasting plastisch kan worden vervormd.According to the invention this is achieved in that the tensile member is connected in shearing direction to a casing of a material whose strength corresponds at least approximately to that of the fibers, whose elongation capacity is greater than that of the fibers and that at overload can be plastically deformed.

Het principe van de uitvinding is het trekorgaan van een samenge-5 steld vezelmateriaal met grote sterkte zelf van tevoren en over zijn gehele lengte zo uit te voeren, dat verankeringskrachten op elke willekeurige plaats van het trekorgaan kunnen worden ingeleid. Dit kan zoals bijvoorbeeld bij een van ribben voorzien betonstaal zodanig uitgevoerd worden dat de ommanteling op zijn oppervlak een profilering bezit die 10 krachtoverdrachtsribben vormt, of zoals bijvoorbeeld bij een spanorgaan voor spanbeton doordat de profilering geschikt is om met overeenkomstige vormen in een verankerings- of verbindingslichaam met een overeenkomstig profiel te grijpen. Daarbij kan het profiel een grove schroefdraad vormen.The principle of the invention is to design the tensile member of a high strength composite fiber material itself in advance and along its entire length such that anchoring forces can be introduced at any point of the tensile member. As can be done, for example, with a ribbed reinforcing steel, such that the casing has a profiling on its surface which forms 10 force-transfer ribs, or as, for example, with a tensioning member for prestressed concrete, because the profiling is suitable for fitting with corresponding shapes in an anchoring or connecting body. with a corresponding profile. The profile can form a coarse thread.

15 De uitvinding heeft tot gevolg dat een op zich bros trekorgaan van een samengesteld vezelmateriaal door ommanteling met een elastisch plastisch, wat betreft zijn sterkte met de vezels overeenkomend materiaal in het oppervlaktegebied, waarin een verbinding met een verhardend materiaal moet worden verkregen of waarin verankeringsmiddelen 20 aangrijpen, eigenschappen worden gegeven die overeenkomen met staal, hetgeen het overbrengen van de in de staal- en spanbetonbouw gebruikelijke verankeringstechnieken mógelijk maakt. Daarbij worden de materiaaleigenschappen van de ommanteling, die op doelmatige wijze uit een kunststof bestaat, zo gekozen dat een vereffening van de vervorming 25 wordt verkregen tussen het trekorgaan en het verankeringsbied, waarbij de belastingspieken door plastificeren, vergelijkbaar met het vloeien van staal, verkleind worden. Het rekvermogen van het materiaal voor de ommanteling is voldoende wanneer dit groter is dan het rekvermogen van het samengestelde vezelmateriaal en wanneer bij overbelasting plastifi-30 ceren optreedt. Daarbij kan de ommanteling ook uit het materiaal bestaan waarin de vezels of de vezel bundels zijn gebed.The invention has as a consequence that a per se brittle tensile member of a composite fiber material is coated with an elastic plastic material in the surface area corresponding to the fiber in terms of its strength, in which a connection with a hardening material is to be obtained or in which anchoring means engaging, properties are given that correspond to steel, which enables the transfer of the anchoring techniques customary in steel and prestressed concrete construction. Thereby, the material properties of the casing, which effectively consists of a plastic material, are chosen such that an equalization of the deformation 25 is obtained between the tensile member and the anchoring area, whereby the load peaks are reduced by plasticizing, comparable to the flow of steel. . The tensile capacity of the material for the sheathing is sufficient when it exceeds the tensile capacity of the composite fiber material and when plasticization occurs under overload. The casing may also consist of the material in which the fibers or the fiber bundles are prayed.

Het materiaal voor de ommanteling kan ofwel thermoplastische eigenschapen bezitten, zoals bijvoorbeeld polyethyleen, of ook duro-plastische eigenschappen, zoals bijvoorbeeld kunsthars, epoxyhars of 35 dergelijke.The casing material may have either thermoplastic properties, such as, for example, polyethylene, or also duroplastic properties, such as, for example, synthetic resin, epoxy resin or the like.

Op deze manier wordt een trekorgaan van samengesteld vezelmateriaal verschaft, dat net zo als van ribben voorzien betonstaal over zijn gehele lengte voorzien is van een profilering die een verbinding levert met een verhardend materiaal zoals bijvoorbeeld beton dat het 40 trekorgaan omgeeft. Een dergelijk trekorgaan kan in deze vorm als wape- .8800081 ί * -¾ 4 ning voor beton worden toegepast; het kan echter ook op willekeurige plaatsen worden afgekort en door toevoeging van overeenkomstige verankerings- of verbindingslichamen bij voorkeur van metaal verankerd of aangestoken worden.In this manner, a composite fiber material puller is provided, which, like ribbed reinforcing steel, is profiled along its entire length to provide a connection to a hardening material such as, for example, concrete surrounding the puller. In this form, such a pulling member can be used as a reinforcement for concrete; however, it can also be shortened at any point and preferably anchored or ignited by adding corresponding anchoring or connecting bodies of metal.

5 De uitvinding wordt in het nu volgende aan de hand van de in de tekening afgebeelde uitvoeringsvoorbeelden verder toegelicht.The invention will be explained in more detail below with reference to the illustrative embodiments shown in the drawing.

Fig. 1 toont een uitgesneden gedeelte uit een aanzicht van een trekorgaan volgens de uitvinding.Fig. 1 shows a cut-out part from a view of a pulling member according to the invention.

Fig. 2 toont een gedeeltelijke langsdoorsnede door het trekorgaan 10 volgens fig. 1.Fig. 2 shows a partial longitudinal section through the pulling member 10 of FIG. 1.

Fig. 3 toont een dwarsdoorsnede volgens de lijn III-III van fig. 1.Fig. 3 shows a cross section along the line III-III of FIG. 1.

Het in de tekening afgebeelde trekorgaan 1 bezit in dwarsdoorsnede een cirkelvormige gedaante. Het bestaat uit een kern 2 van in een 15 kunstharslijm gebedde in langsrichting verlopende vezels en een omman-teling 3. De ommanteling 3 is van een oppervlakteprofiel, in het afgebeelde voorbeeld van een grove schroefdraad 4, voorzien, die wanneer het trekorgaan in een verhardend materiaal, in het bijzonder beton, wordt ingebed een afschuifverbinding verschaft, waarop echter ook 20 verankerings- of verbindingslichamen kunnen worden geschroefd met een overeenkomstige inwendige schroefdraad.The pulling member 1 shown in the drawing has a circular shape in cross section. It consists of a core 2 of longitudinally extending fibers embedded in a synthetic resin adhesive and a casing 3. The casing 3 is provided with a surface profile, in the example shown, with a coarse screw thread 4, which when the pulling member is in a hardening material, in particular concrete, is provided with a shear connection embedded on which, however, anchoring or connecting bodies can also be screwed with a corresponding internal screw thread.

In beginsel is de dwarsdoorsnedevorm van een volgens de uitvinding uitgevoerd trekorgaan echter niet tot de cirkelvorm beperkt. Trekorga-nen met een rechthoekige dwarsdoorsnede kunnen vaak veel dichter bij 25 elkaar worden geplaatst, vooral in het gebied van verankeringen kunnen zij in een kleinere ruimte worden ondergebracht dan trekorganen met een ronde dwarsdoorsnede.In principle, however, the cross-sectional shape of a pulling member designed according to the invention is not limited to the circular shape. Pull members with a rectangular cross section can often be placed much closer together, especially in the area of anchors they can be housed in a smaller space than pull members with a round cross section.

.88000808800080

Claims (4)

5 *5 * 1. Trekorgaan van aan elkaar gelijmde vezels met grote sterkte die in een richting verlopen, zoals bijvoorbeeld koolstofvezels, aramide- 5 vezels of dergelijke voor gebruik als ankerelement bij grondwerkzaamheden of in de mijnbouw, als wapeningselement voor beton, in het bijzonder spanbeton of dergelijke, met het kenmerk, dat het trekorgaan on-verschuifbaar verbonden is met een mantel van een materiaal waarvan de sterkte tenminste bij benadering overeenkomt met die van de vezels, 10 waarvan het rekvermogen groter is dan dat van de vezels en dat bij overbelasting plastisch vervormbaar is.1. Tensile member of high-strength glued fibers which run in one direction, such as, for example, carbon fibers, aramid fibers or the like for use as an anchor element in earthworks or in the mining industry, as a reinforcing element for concrete, in particular prestressed concrete or the like, characterized in that the tensile member is non-slidably connected to a jacket of a material whose strength corresponds at least approximately to that of the fibers, whose elongation capacity is greater than that of the fibers and which is plastically deformable under overload. 2. Trekorgaan volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de mantel aan zijn oppervlak een profiel bezit dat krachtoverbrengende ribben vormt.Towing member according to claim 1, characterized in that the jacket has on its surface a profile which forms force-transmitting ribs. 3. Trekorgaan volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het pro fiel geschikt is om met overeenkomstige vormen in een van een overkom-stig profiel voorzien verankerings- of verbindingslichaam grijpen.Towing member according to claim 2, characterized in that the profile is suitable for engaging with corresponding shapes in an anchoring or connecting body provided with a corresponding profile. 4. Trekorgaan volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het profiel uit een grove schroefdraad bestaat. 20 ===== _88000BDTowing member according to claim 1, characterized in that the profile consists of a coarse screw thread. 20 ===== _88000BD