[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verankerungssystem, um die Zugkräfte von kohlefaserverstärkten Zugbändern, so genannten CFK-Bändern, aufzunehmen, sei es, um deren Zugkraftverhalten im Labor zu prüfen und die Bruchlasten zu ermitteln, oder um deren Zugkräfte im Rahmen praktischer Applikationen aufzunehmen, das heisst, um die CFK-Bänder sicher zu verankern. Bei diesen CFK-Bändern handelt es sich um unidirektional mit Kohlefasern verstärkte Bänder, die als kohlefaserverstärkte Polymere hergestellt werden. Diese Bänder werden im Laborbereich in Breiten von etwa 20 mm geprüft, und auf Grund der Untersuchung deren Bruchlasten schliesst man dann auf die Dimensionierung für praktische Anwendungen.
In der Praxis, namentlich zur Verstärkung von Bauwerken oder etwa für die Konstruktion von Schrägseilbrücken, werden dann solche Bänder in einer Breite von etwa 12 cm, einer Stärke von etwa 1,5 mm und Längen von vielen Metern eingesetzt, um hier eine Grössenordnung anzugeben. CKF-Bänder kennzeichnen sich dadurch aus, dass sie extreme grosse Zugkräfte aushalten und sich dadurch für eine Vielzahl von Anwendungen eignen, wenn derartige Zugkräfte auftreten und zwischen zwei Elementen dauerhaft und sicher gehalten werden müssen. Für einige Applikationen werden die Bänder zunächst vorgespannt, wonach sie dann über einen grossen Zugkraftbereich absolut zugfest sind und etwa als Verstärkungsbänder an Bauwerken angebracht werden, wobei das mittels eines Klebstoffes erfolgt. Die Bänder werden also vorgespannt auf Bauwerke aufgeklebt.
[0002] Die Schwachstellen des Einsatzes eines derartigen CFK-Bandes zur Aufnahme von Zugkräften sind stets dessen Enden, mit denen sie an den zusammenzuhaltenden Elementen verankert sind. Als Verankerungselemente werden steife Elemente aus Metall oder einem Verbundwerkstoff eingesetzt, mit denen die Bänder dann entweder verklebt oder verschraubt werden. Das Zugkraftverhalten von verschiedenen CFK-Bändern wird weltweit in vielen Labors akribisch untersucht, um Fortschritte im Aufbau, in der Materialzusammensetzung, in der Dimensionierung und der Auslegung von derartigen Bändern für die praktischen Anwendungen zu gewinnen. Dabei fällt auf, dass bei Bruchlastuntersuchungen solcher Bänder die schwächste Stelle durchwegs bei den Verankerungselementen liegt, indem die Bänder dort vom Randbereich her einreissen.
Beim Aufkleben der Bänder auf Bauwerke erweisen sich notorisch die Ecken der Bandenden als Schwachstellen, indem die Verklebung dort oft einreisst. Bei Bruchlastuntersuchungen von Metallbändern zum Beispiel behilft man sich damit, dass der Bruch in einem verjüngten Bereich provoziert wird, um auszuschliessen, dass dies bei den Verankerungsstellen erfolgt. Weil es sich aber bei CFK-Bändern um unidirektional verstärkte Bänder handelt, greift diese Methode nicht. Weil nun die CFK-Bänder ausnahmslos bei den Verankerungselementen die schwächsten Stellen aufweisen, werden in der Praxis die Bänder eigentlich durchwegs zu breit dimensioniert und/oder zu stark dimensioniert.
Ideal wäre es, wenn die Bruchlast vom ersten zusammenzuspannenden Element aus über das Verankerungselement zum Spannband, über dasselbe bis wieder hin zum jenseitigen Verankerungselement und dem gegenüberliegenden zusammenzuhaltenden Element überall etwa gleich gross wäre. Dann hätte man an keiner Stelle eine Überdimensionierung in Kauf zu nehmen, namentlich nicht bei den ohnehin recht teuren CFK-Bändern.
[0003] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verankerungssystem zur Aufnahme der Zugkräfte von kohlefaserverstärkten Zugbändern (CFK-Bändern) zu schaffen, welches das Einreissen der CFK-Bandränder an den Rän dern bei der Verankerungsstelle bzw. das Ablösen der Verklebungen an den Ecken der CFK-Bänder vermeidet.
[0004] Diese Aufgabe wird gelöst von einem Verankerungssystem zur Aufnahme der Zugkräfte von kohlefaserverstärkten Zugbändern (CFK-Bändern), das sich dadurch auszeichnet, dass die vordere oder die hintere oder beide Begrenzungslinien der Verankerungsfläche am CFK-Bandende eine gekrümmte Linie beschreiben, derart, dass die wirksame Länge der Verankerung über die Bandbreite hin von den Bandrändern her ansteigt und im Bereich der Bandmitte ein Maximum aufweist.
[0005] Grundsätzlich muss unterschieden werden zwischen Verankerungen, die mittels Klemmstücken vorgenommen werden, indem also die CFK-Bänderendbereiche unter mechanischem Druck zusammengeklemmt werden, um die Zugkräfte aufzunehmen, und andrerseits Verankerungen, die allein auf Grund einer Verklebung der Bandendbereiche mit dem auf Zug zu belastenden Element erfolgen.
[0006] In den Zeichnungen ist eine vorteilhafte Ausführung eines solchen Verankerungssystems dargestellt und seine Geometrie, seine Funktion und Wirkung wird nachfolgend beschrieben und erklärt.
Es zeigt:
Fig. 1: Die Klemmstücke eines Verankerungselementes in einer perspektivischen Ansicht dargestellt, mit dem Ende eines zu verankernden CFK-Bandes;
Fig. 2: Ein Verankerungselement mit den zwei Klemmstücken von der Seite her gesehen in einem Aufriss dargestellt, mit dem von ihm gehaltenen CFK-Band;
Fig. 3: Ein Verankerungselement von oben im Grundriss dargestellt, mit einer ersten Variante für die geometrische Form der Klemmzunge;
Fig. 4: Ein Verankerungselement von oben im Grundriss dargestellt, mit einer zweiten Variante für die geometrische Form der Klemmzunge;
Fig. 5: Ein Verankerungselement von oben im Grundriss dargestellt, mit einer dritten Variante für die geometrische Form der Klemmzunge.
Fig. 6: Ein Zugkraftdiagramm von einem in herkömmlicher Weise verankerten Zugband;
Fig. 7:
Ein Zugkraftdiagramm von einem in Verankerungselementen wie in Fig. 5 gezeigt verankerten Zugband;
Fig. 8: Verschiedene Ausformung der Klebebereiche eines CFK-Bandendes.
[0007] Die Fig. 1 zeigt zunächst die beiden Klemmstücke 1, 2 eines durch mechanische Klemmung wirkenden Verankerungssystems. Vor dem Klemmstück 1 ist das zu verankernde CFK-Band 3 angedeutet. Das ganze Verankerungssystem besteht dabei vorzugsweise aus zwei solchen identischen Klemmstücken 1, 2. Diese Klemmstücke 1, 2 werden aus nichtrostendem Stahl hergestellt und mechanisch fein bearbeitet, um eine genaue geometrische Form einzuhalten. Das zweite, hier oben auf das Klemmstück 1 aufzusetzende Klemmstück 2 wird in gestürzter Lage zum Klemmstückes 1 auf dieses aufgelegt und mit ihm zusammen verschraubt, wozu die Bohrungen 4 dienen.
Das wesentlichste Merkmal an diesen Klemmstücken 1, 2 ist die in Zugrichtung nach vorne ausgreifende Zunge 5, welche zu einer Kanalisierung der Zugkräfte führt, sodass die grösste Zugkraft in der Bandmitte anfällt, während infolge der Geometrie dieser Zunge 5 die Zugkräfte in den Randbereichen des CFK-Bandes reduziert sind. Hierzu weist diese Zunge 5 eine glatte Randkurve 6 auf. Laborversuche zeigten, dass mit dem Ein satz eines derartigen Verankerungssystems das Einreissen an den Bandrändern vermieden wird, und als Folge davon erheblich grössere Zugkräfte aufgenommen werden können, wobei die Bruchstelle letztlich nicht mehr bei den Klemmstücken 1, 2 liegen muss, sondern irgendwo im CFK-Band liegen kann. Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die eigentlichen Klemmflächen 7, 8 ganz geringfügig schief an den Klemmstücken 1, 2 verlaufen.
Man sieht hier in Fig. 1, dass die Klemmflächen 7, 8 eben ausgeführt sind, jedoch gegen den hinteren Teil der Klemmstücke 1, 2 ganz geringfügig abfallen. Zum Verankern des CFK-Bandes 3 wird dieses bis an den hinteren Rand 9 der Klemmstücke 1, 2 in diese eingezogen und dann zwischen den Klemmstücken 1, 2 verklemmt. Die Klemmstücke 1, 2 des Verankerungssystems selbst werden in bekannter Weise entweder mit Schrauben am zu ziehenden Objekt verankert, oder in demselben eingegossen.
[0008] Die Fig. 2 zeigt die Klemmstücke des Verankerungssystems von der Seite her gesehen mit dem unteren 1 und dem oberen Klemmstück 2. Man sieht links die nach vorne ausgreifende Zunge 5 an beiden Klemmstücken 1, 2. Von den Klemmflächen 7, 8 der beiden Klemmstücke 1, 2 sind nur an den Zungen 5 die Ränder einsehbar, und deren Verlauf durch die Klemmstücke 1, 2 selbst ist strichliniert eingezeichnet. Die Schiefe bzw. Neigung dieser Klemmflächen 7, 8 zu den Klemmstücken 1, 2 beträgt jedoch nur wenige Promille, zum Beispiel 10 Promille. Im Zusammenspiel mit der geometrischen Form der Zungen 5 wird damit erreicht, dass die im CKF-Band wirkenden Zugkräfte progressiv gegen die Bandmitte hin zunehmen und im Bandzentrum ihr Maximum erreichen.
Die Zugkraftmaxima der CKF-Bänder ist damit mittels dieses Verankerungssystems wesentlich besser ausgenützt als mit bisherigen Verankerungen. Die Bänder können daher für die Aufnahme einer bestimmten geforderten Zugkraft kleiner dimensioniert werden, oder eine bestimmte Bänderdimension kann für grössere Zugkrafterfordernisse eingesetzt werden. In der Figur 2 sind auch die Schrauben 10 gezeigt, welche hier jeweils auf beiden Bandseiten dreifach durch Bohrungen 4 in den Klemmstücken 1,2 des Verankerungssystems geführt sind, und mit Kontermuttern 11 festgezogen werden. Damit einer Ermüdung der Klemmzungen 5 vorgebeugt wird, können diese über gesonderte Klemmbrücken 12, 13, welche die Zungen 5 beidseits überragen, miteinander verklemmt sein, indem diese Brücken 12, 13 miteinander in gleicherweise mit Schrauben 14 verspannt sind.
[0009] Die Fig. 3 zeigt ein Verankerungssystem von oben gesehen, also im Grundriss dargestellt, um eine spezielle Form des Zungenrandes 6 darzustellen. Die Zunge 5 läuft hier relativ spitz zu, ihre Spitze 14 ist jedoch durchaus abgerundet, sodass der Rand 6 der Zunge 5 eben eine überall glatte Kurve bildet. Damit werden Unstetigkeitsstellen vermieden und der Zugkraftverlauf im eingespannten CFK-Band ist überall kontinuierlich. Bei der hier gewählten Geometrie der Zunge 5 kann allenfalls auf eine schiefe Anordnung der Klemmflächen 7, 8 verzichtet werden, weil die Spannkraft durch die geometrische Form der Zunge 5 bedingt linear gegen die Bandemitte hin zunimmt und im Bereich von deren Spitze um ein relativ scharfes Maximum führt.
[0010] Die Fig. 4 zeigt eine andere geometrische Form der Zunge 5 bzw. des Zungenrandes 6. Der Zungenrand 6 bildet hier eine Parabel. Sie bewirkt eine progressive Zunahme der wirkenden Zugkraft gegen die Mitte des eingespannten Bandes hin. Die Kraft erreicht ein abgeflachtes Maximum in der Bandmitte. Die Progression des Zugkraftverlaufs über die Bandbreite kann noch verstärkt werden, indem die Klemmflächen schiefwinklig zueinander verlaufen oder indem eine spitzere Form der Parabel gewählt wird.
[0011] Die Figur 5 zeigt eine dritte Variante für die Form des Zungenrandes 6, der hier einen Halbkreis beschreibt. Auch hier nimmt die wirkende Zugkraft im eingespannten CFK-Band von den beiden Minima am Bandrand her gegen die Bandmitte kontinuierlich zu, um im Bereich der Bandmitte ein Maximum zu erreichen. Mit den geometrischen Formen der Zungen und auch mit der Schräge die Klemmflächen bieten sich zwei Variationsmöglichkeiten zur Beeinflussung des Zugkraftverlaufs über die Bandbreite hin. Je nach Anwendung und Gegebenheiten kann eine optimierte geometrische Form gewählt werden.
[0012] Um Fälle einer reinen Verklebung der CFK-Bandenden mit zum Beispiel dem Beton eines Bauwerkes das bisher notorisch auftretende Ablösen der Verklebung an den Ecken zu vermeiden, werden nach diesem neuen Verankerungssystem als Alternative CFK-Bänder mit abgerundeten Enden eingesetzt. In der Fig. 8 sind verschiedene Ausformungen der Klebebereiche eines CFK-Bandendes dargestellt. Fig. 8a) zeigt die herkömmliche Verklebung über einem rechteckigen Bereich. Hier werden sich mit der Zeit die Ecken am rechten Ende des Bandes ab-lösen, wonach die Verklebung ausgehend von diesen Eckbereichen fortschreitend geschwächt wird. Fig. 8b) zeigt eine erste Variante gemäss dem neuen Verankerungssystem.
Durch die abgerundete Gestaltung des Bandendes, sodass also die hintere Begrenzungslinie der Verankerungsfläche eine gekrümmte Linie beschreibt, wird über die Bandmitte ein längerer wirksamer Klebebereich geschaffen, sodass die dort auftretenden Zugkräfte von einer grösseren Klebefläche aufgenommen werden. Einen ähnlichen Effekt erzielt man mit der Ausgestaltung der Klebefläche gemäss Fig. 8c), indem beide, das heisst die vordere und die hintere Begrenzungslinie der Verankerungsfläche eine gekrümmte Linie beschreibt. Schliesslich ist auch eine Verklebung gemäss Fig. 8d) denkbar. Mit den hier gezeigten als Verankerungsflächen wirkenden Klebeflächen erzielt man eine über die Bandbreite ebenmässigere zugkraftschlüssige Verklebung mit einem Bauwerk.
[0013] Um die unterschiedlichen Zugkraftverläufe herkömmlicher Verankerungen im Vergleich zu denselben mit den erfindungsgemäss verankerten Zugbändern deutlich zu machen, zeigt die Fig. 6 oben zunächst ein Zugkraftdiagramm an der Klemmkante, wie es in einem CFK-Zugband ermittelt wurde, das in herkömmlicher Weise verankert wurde, nämlich zwischen zwei rechteckigen Klemmflächen, die vorne einen gerade und quer über das Zugband verlaufenden Rand aufwiesen. Unter dem Diagramm ist ein Spannkraftdiagramm gezeigt, welches die wirkenden Spannkräfte im freibleibenden Endbereich des verankerten CFK-Bandes über den ganzen Endbereich des verankerten CFK-Bandes verdeutlichen.
Erst in einigem Abstand von der Klemmkante des Verankerungselementes, die sich längs des oberen Diagrammrandes erstreckt, bewegen sich die wirkenden Spannkräfte über die ganze Bandbreite in einer etwa gleichen Grössenordnung und sind somit ebenmässig verteilt. Die hier angelegte vertikale Spannung betrug dabei nominal sy = 300 N/mm<2>. Man sieht im oberen Diagramm, dass die Spannkraft längs der Klemmkante über die Bandbreite je ein Maximum an den Bandrändern erreicht, indem dort eine Spannkraft von 417 N/mm<2> gemessen wurden, während im Bereich der Bandmitte die gemessene Spannkraft auf deutlich unter die nominal angesetzte Spannkraft von 300 N/mm<2> abfiel. Es verwundert deshalb nicht, dass die CFK-Bänder notorisch an den Rändern einreissen.
[0014] Im Gegensatz dazu zeigt die Fig. 7 ein Spannkraftdiagramm, welches die wirkenden Spannkräfte im frei bleibenden Endbereich eines CFK-Bandes verdeutlichen, das mit dem neuen Verankerungssystem verankert wurde, welches eine etwa halbkreisförmige Klemmzunge aufwies. Man sieht klar und deutlich, dass die Spannkraftverteilung viel ausgewogener ist und ein breites Maximum im Bereich der Bandmitte erreicht wird.
The present invention relates to an anchoring system to absorb the tensile forces of carbon fiber-reinforced tension bands, so-called CFRP bands, be it to test their tensile strength behavior in the laboratory and to determine the breaking loads, or to absorb their tensile forces in the context of practical applications , that is, to securely anchor the CFRP tapes. These CFRP tapes are unidirectionally reinforced with carbon fiber, which are manufactured as carbon fiber reinforced polymers. These tapes are tested in the laboratory area in widths of approximately 20 mm, and based on the examination of their breaking loads, it is then concluded that they are dimensioned for practical applications.
In practice, especially for the reinforcement of structures or for the construction of cable-stayed bridges, such tapes are then used in a width of about 12 cm, a thickness of about 1.5 mm and lengths of many meters to indicate an order of magnitude. CKF belts are characterized by the fact that they can withstand extremely high tensile forces and are therefore suitable for a large number of applications when such tensile forces occur and must be kept permanently and securely between two elements. For some applications, the tapes are initially prestressed, after which they are then absolutely tensile over a wide range of tensile forces and are attached to structures, for example, as reinforcing tapes, this being done by means of an adhesive. The tapes are thus glued to structures in a prestressed manner.
The weak points of the use of such a CFRP tape for absorbing tensile forces are always the ends with which they are anchored to the elements to be held together. Rigid elements made of metal or a composite material are used as anchoring elements, with which the strips are then either glued or screwed. The tensile strength behavior of various CFRP tapes is meticulously examined in many laboratories worldwide in order to gain progress in the construction, material composition, dimensioning and design of such tapes for practical applications. It is striking that in the case of breaking load examinations of such bands, the weakest point is consistently in the anchoring elements, in that the bands tear there from the edge area.
When the tapes are glued to structures, the corners of the tape ends notoriously prove to be weak points because the adhesive bond often breaks there. In the case of breaking load examinations of metal strips, for example, one helps by provoking the break in a tapered area in order to rule out that this occurs at the anchoring points. However, because CFRP tapes are unidirectionally reinforced tapes, this method does not work. Because the CFRP tapes have the weakest points in the anchoring elements without exception, in practice the tapes are actually all too wide and / or too big.
It would be ideal if the breaking load from the first element to be clamped together over the anchoring element to the tensioning band, over the same to the other side anchoring element and the opposite element to be held together were approximately the same size everywhere. Then you would not have to accept oversizing at any point, especially not with the already expensive CFRP tapes.
The object of the present invention is therefore to provide an anchoring system for absorbing the tensile forces of carbon fiber reinforced tension bands (CFRP bands), which the tearing of the CFRP band edges at the edges at the anchoring point or the detachment of the bonds the corners of the CFRP tapes.
This object is achieved by an anchoring system for absorbing the tensile forces of carbon-fiber-reinforced tension bands (CFRP bands), which is characterized in that the front or rear or both boundary lines of the anchoring surface at the CFRP band end describe a curved line, such that that the effective length of the anchoring increases over the bandwidth from the tape edges and has a maximum in the area of the tape center.
Basically, a distinction must be made between anchors that are made by means of clamping pieces, that is, by clamping the CFRP band end areas together under mechanical pressure to absorb the tensile forces, and on the other hand, anchors that are due solely to the band end areas being bonded to the train incriminating element.
In the drawings, an advantageous embodiment of such an anchoring system is shown and its geometry, its function and effect is described and explained below.
It shows:
Fig. 1: The clamping pieces of an anchoring element shown in a perspective view, with the end of a CFRP tape to be anchored;
Fig. 2: An anchoring element with the two clamping pieces seen from the side shown in an elevation, with the CFRP tape held by him;
Fig. 3: An anchoring element shown in plan from above, with a first variant for the geometric shape of the clamping tongue;
Fig. 4: An anchoring element shown from above in the floor plan, with a second variant for the geometric shape of the clamping tongue;
Fig. 5: An anchoring element shown from above in the floor plan, with a third variant for the geometric shape of the clamping tongue.
Fig. 6: A tensile force diagram of a tension band anchored in a conventional manner;
Fig. 7:
A tensile force diagram of a tension band anchored in anchoring elements as shown in FIG. 5;
Fig. 8: Different shape of the adhesive areas of a CFRP tape end.
1 shows the two clamping pieces 1, 2 of an anchoring system acting by mechanical clamping. The CFRP tape 3 to be anchored is indicated in front of the clamping piece 1. The entire anchoring system preferably consists of two such identical clamping pieces 1, 2. These clamping pieces 1, 2 are made of stainless steel and mechanically finely machined in order to maintain an exact geometric shape. The second clamping piece 2, which is to be placed here on the clamping piece 1, is placed on the clamping piece 1 in an inverted position and screwed to it, for which purpose the bores 4 are used.
The most important feature of these clamping pieces 1, 2 is the tongue 5, which extends forward in the pulling direction and leads to a channeling of the tensile forces, so that the greatest tensile force arises in the middle of the band, while due to the geometry of this tongue 5, the tensile forces in the edge areas of the CFRP -Bandes are reduced. For this purpose, this tongue 5 has a smooth edge curve 6. Laboratory tests have shown that the use of such an anchoring system avoids tearing at the edges of the belt, and as a result considerably greater tensile forces can be absorbed, the breaking point no longer having to be with the clamping pieces 1, 2, but somewhere in the CFRP Band can lie. It proves to be particularly advantageous if the actual clamping surfaces 7, 8 are slightly inclined on the clamping pieces 1, 2.
It can be seen here in Fig. 1 that the clamping surfaces 7, 8 are flat, but fall very slightly towards the rear part of the clamping pieces 1, 2. To anchor the CFRP tape 3, it is drawn into the rear edge 9 of the clamping pieces 1, 2 and then clamped between the clamping pieces 1, 2. The clamping pieces 1, 2 of the anchoring system itself are either anchored in a known manner on the object to be pulled, or cast in the same.
Fig. 2 shows the clamping pieces of the anchoring system seen from the side with the lower 1 and the upper clamping piece 2. You can see on the left the outwardly extending tongue 5 on both clamping pieces 1, 2. Of the clamping surfaces 7, 8 of the the two clamping pieces 1, 2, the edges can only be seen on the tongues 5, and their course through the clamping pieces 1, 2 itself is shown in broken lines. However, the inclination or inclination of these clamping surfaces 7, 8 to the clamping pieces 1, 2 is only a few parts per thousand, for example 10 parts per thousand. In combination with the geometrical shape of the tongues 5, the result is that the tensile forces acting in the CKF band increase progressively towards the center of the band and reach their maximum in the center of the band.
The tensile force maxima of the CKF belts are therefore much better utilized with this anchoring system than with previous anchors. The tapes can therefore be dimensioned smaller for the absorption of a certain required tensile force, or a certain tape dimension can be used for larger tensile force requirements. FIG. 2 also shows the screws 10, which are guided three times through holes 4 in the clamping pieces 1, 2 of the anchoring system here on both sides of the hinge and are tightened with lock nuts 11. So that fatigue of the clamping tongues 5 is prevented, they can be clamped together by means of separate clamping bridges 12, 13, which protrude beyond the tongues 5 on both sides, in that these bridges 12, 13 are equally clamped together with screws 14.
Fig. 3 shows an anchoring system seen from above, that is shown in the floor plan to represent a special shape of the tongue edge 6. The tongue 5 tapers relatively sharply here, but its tip 14 is quite rounded, so that the edge 6 of the tongue 5 forms a smooth curve everywhere. This avoids points of discontinuity and the tractive force curve in the clamped CFRP band is continuous everywhere. With the geometry of the tongue 5 selected here, an inclined arrangement of the clamping surfaces 7, 8 can at best be dispensed with, because the clamping force increases linearly due to the geometric shape of the tongue 5 towards the middle of the band and in the area of the tip thereof by a relatively sharp maximum leads.
4 shows another geometrical shape of the tongue 5 or the tongue edge 6. The tongue edge 6 forms a parabola here. It causes a progressive increase in the tensile force acting towards the center of the clamped band. The force reaches a flattened maximum in the middle of the band. The progression of the tractive force curve across the bandwidth can be further increased by the clamping surfaces being at an oblique angle to one another or by choosing a more pointed shape of the parabola.
Figure 5 shows a third variant for the shape of the tongue edge 6, which describes a semicircle here. Here, too, the tensile force acting in the clamped CFRP band increases continuously from the two minima at the band edge towards the center of the band in order to achieve a maximum in the region of the band center. With the geometric shapes of the tongues and also with the slope of the clamping surfaces, there are two possible variations for influencing the tractive force curve across the range. Depending on the application and conditions, an optimized geometric shape can be selected.
In order to avoid cases of a pure bonding of the CFRP tape ends with, for example, the concrete of a building, the previously notorious detachment of the bonding at the corners, CFRP tapes with rounded ends are used as an alternative to this new anchoring system. 8 shows different shapes of the adhesive areas of a CFRP tape end. 8a) shows the conventional gluing over a rectangular area. Here the corners at the right end of the tape will peel off over time, after which the bond will gradually weaken starting from these corner areas. 8b) shows a first variant according to the new anchoring system.
Due to the rounded design of the tape end, so that the rear boundary line of the anchoring surface describes a curved line, a longer effective adhesive area is created over the middle of the tape, so that the tensile forces occurring there are absorbed by a larger adhesive surface. A similar effect is achieved with the design of the adhesive surface according to FIG. 8c) in that both, that is to say the front and the rear boundary line of the anchoring surface, describe a curved line. Finally, an adhesive bond according to FIG. 8d) is also conceivable. With the adhesive surfaces shown here, which act as anchoring surfaces, one achieves a more uniform, non-positive adhesion with a structure over the range.
In order to make the different tractive force profiles of conventional anchoring clear in comparison to the same with the anchoring straps anchored according to the invention, FIG. 6 above first shows a traction force diagram at the clamping edge, as was determined in a CFRP traction strap, which anchored in a conventional manner was, namely between two rectangular clamping surfaces, which had a straight front edge running across the drawstring. Below the diagram, a tension force diagram is shown, which illustrates the acting tension forces in the free end area of the anchored CFRP tape over the entire end area of the anchored CFRP tape.
Only at a certain distance from the clamping edge of the anchoring element, which extends along the upper edge of the diagram, do the acting clamping forces move across the entire range in approximately the same order of magnitude and are therefore evenly distributed. The vertical tension applied here was nominally sy = 300 N / mm 2. It can be seen in the upper diagram that the clamping force along the clamping edge across the belt reaches a maximum at the belt edges by measuring a clamping force of 417 N / mm <2>, while in the area of the belt center the measured clamping force is clearly below that nominal clamping force of 300 N / mm <2> dropped. It is therefore not surprising that the CFRP tapes tear notoriously at the edges.
In contrast, Fig. 7 shows a clamping force diagram, which illustrate the acting clamping forces in the free end area of a CFRP tape, which was anchored with the new anchoring system, which had an approximately semicircular clamping tongue. You can clearly see that the tension distribution is much more balanced and that a wide maximum is achieved in the area of the belt center.