Das Funktionsprinzip der Ankerkeile für das Post-Tension-Gripping basiert auf zwei Mechanismen: Keilselbsthemmung und Reibungskraftübertragung.
(1) Systemzusammensetzung
Ein komplettes Verankerungssystem besteht normalerweise aus:
Stahllitzen (Spannglieder): Sie tragen die Zugkraft.
Keile (Klemmplatten): Bestehend aus zwei oder drei Teilen, die eine konische Klemmeinheit bilden, mit Rillen auf der Innenfläche.
Ankerplatten: Bei konischen Löchern entspricht der Lochkegelwinkel dem äußeren Kegelwinkel des Keils (typischerweise etwa 6°55′).
Ankerplatten: Übertragen den Druck auf den Beton und übernehmen eine lokale tragende Funktion.
(2)Arbeitsprozess
Spannstufe: Der Spannzylinder spannt die Stahllitzen. Zu diesem Zeitpunkt sind die Ankerkeile für Post Tension Griping noch nicht vollständig eingeklemmt und die Stahllitzen können sich frei bewegen.
Fixierungsphase: Sobald die vorgesehene Spannkraft erreicht ist, fährt der hydraulische Wagenheber zum Entladen zurück. Durch den Kontakt zwischen der äußeren konischen Oberfläche des Keilblocks und der Innenwand des konischen Lochs der Ankerplatte wird ein Überdruck erzeugt.
Selbsthemmende Ausbildung: Durch die Kontraktionskraft des Stahlstrangs steigt der Druck zwischen Keilblock und konischer Lochwand stark an. Wenn die Reibungskraft gleich oder größer als die Kontraktionskraft der Stahllitze ist, stellt sich ein statisches Gleichgewicht zwischen Keilblock und Stahllitze sowie zwischen Keilblock und Ankerplatte ein. Anschließend wird der Stahlstrang sicher verriegelt.
Vorspannungserhaltung: Anschließend wird die Spannung der Stahllitzen vollständig über die Ankerkeile für die Vorspannspannung – Ankerplatte – Ankerplatte – auf das Betonbauteil übertragen.
(3) Selbsthemmender Zustand
Ob der Keil eine zuverlässige Selbsthemmung erreichen kann, hängt vom Verhältnis zwischen Keilwinkel (Kegelwinkel) und Reibungskoeffizient ab. Theoretisch ist die Selbsthemmungsbedingung:
Halber Kegelwinkel (α/2) ≤ arctan(μ)
Dabei ist μ der Reibungskoeffizient zwischen dem Keil und dem Konusloch der Ankerplatte.
(4) Funktion des Zahnmusters
Die scharfen Zahnmuster auf der Innenfläche des Keilblocks sind eines der Schlüsseldesigns. Während des Spann- und Verankerungsvorgangs vertiefen sich die Zahnmuster in die winzigen Vertiefungen auf der Oberfläche der Stahllitzen, wodurch eine mechanische Verzahnung entsteht.