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Die Erfindung bezieht sich auf stangenartige
Verstärkungseisen für Boston u. dgl. sowie auf
Verfahren zur Herstellung von solchen Stangen mit verbesserten physikalischen Eigenschaften.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Ver- besserungen der im amerikanischen Patente
Nr. 2256060 beschriebenen Art von verwundenen
Verstärkungsstangen sowie auf die Herstellung derartiger verbesserter Stangen.
Es ist bekannt, dass die Haftfestigkeit von Armierungseisen stangenartiger Form in Beton dadurch erhöht werden kann, dass man diese
Stangen mit quer, diagonal oder spiralig angeordneten Rippen versieht und zahlreiche Ausführungsformen solcher Stangen mit Rippen wurden bereits vorgeschlagen. Jedoch waren die bisher vorgeschlagenen Formen von Rippeneisen von Natur aus für verwundene Stangen der im vorgenannten amerikanischen Patent genannten Art ungeeignet. In diesem Patent ist eine andere Form von Querrippen erläutert, die für gewundene Stangen von hantelartigem Querschnitt zur Bruchverhinderung während des Verwindungsvorganges anwendbar ist.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Gestalt und Anordnung von Querrippen bei solchen verwundenen Stangen zu schaffen, welche die Haftfestigkeit der bisherigen erhöhen und gleichzeitig die Herstellungsprobleme beseitigen oder erheblich vermindern, die sich bei Spiralrippen und anderen Rippenformen der früheren Art aufwerfen. Verwundene Stangen nach dem genannten amerikanischen Patent besitzen erwiesene Vorteile über andere Formen hinsichtlich Zug-und Biegungsfestigkeit sowie auch hinsichtlich Haftfestigkeit. Es wurde nun gefunden, dass diese vorteilhaften Eigenschaften durch die erfindungsgemässe Form der Rippen noch weiter erhöht werden können. Es wurde ferner festgestellt, dass der Verwindungsvorgang dazu benützt werden kann, den Querrippen eine Gestalt zu geben, die ganz besonders für die Erhöhung der Haftfestigkeit geeignet ist.
Gleichzeitig mit dieser Entdeckung wurde gefunden, dass parallele Querrippen-die man früher in einer Art und in einem Abstand voneinander verlegte, die nicht auf eine Wirkung bezüglich Zugfestigkeit der Stange abgestellt und berechnet waren-während des Verwindungsvorganges so deformiert werden können ; dass sie erheblich zur Zugfestigkeit der Stange beitragen, sofern anfangs Anordnung und Entfernung in einem gewissen Verhältnis zur Steigung der Schraube der verwundenen Stange stehen.
Demzufolge bildet einen weiteren Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Erhöhung der
Zugfestigkeit eines verwundenen stangenförmigen
Armierungseisens, ohne Erhöhung des Metall- gewichtes per Längeneinheit der Stange.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in einer Verstärkungsstange, welche die Biegefestigkeit von damit hergestellten Betonobjekten in einem grösseren Mass erhöht, als es mit dem bisher bekannten, hochhaftfesten Arten von Verstärkungsstangen möglich ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Verstärkungseisens besteht im Wesen darin, eine Stange, bestehend aus zwei parallelen, stabförmigen und durch einen gemeinsamen Steg vereinigten Teilen, zu walzen und mit einem Satz von parallelen Querrippen zu versehen, die sich quer über den Steg und mindestens um eine Seite der stabförmigen Teile herum erstrecken, worauf die so erhaltene Stange schraubenförmig verwunden, vorzugsweise gleichzeitig auch gestreckt wird, um ein Schraubengebilde mit Querrippen zu liefern, die in der Nähe des Steges im Wesen unter spitzem Winkel zur Stangenlängsachse stehen und entgegengesetzt gekrümmte Enden aufweisen.
Die Armierungsstange gemäss der Erfindung besteht demnach erstens aus zwei stabförmigen, durch einen gemeinsamen, alsdann aus zwei Schrauben mit gemeinsamer Achse zusammengesetzten Steg verbundenen Teilen, die um die Stangenlängsachse zu einem Schraubengebilde verwunden sind, zweitens aus einem Satz paralleler Querrippen, die sich quer über den Steg und mindestens übsr eine Seite der stabförmigen Teile herum erstrecken sowie in der Nähe des Steges im Wesen unter einem spitzen Winkel zur Stangenlängsachse stehen und entgegengesetzt gekrümmte Enden zeigen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung soll sie nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in welchen
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Fig. 1 eine Ansicht eines Stückes des Armierungseisens ist, wie es in der ersten Stufe des erfindunggemässen Verfahrens erzeugt wird. Fig. 2 ist eine Ansicht der gleichen Stange nach dem Verwinden und Strecken. Fig. 3 ein Querschnitt der unverwundenen Stange nach der Linie 3-3 der Fig. 1.
Die Fig. 4,5 und 6 sind Querschnitte durch die verwundene Stange nach den Linien 4-4 bzw. 5-5 und 6-6 der Fig. 2. Fig. 7 ist ein Schnitt gleich Fig. 3, jedoch einer abgeänderten Rippenausführung. Fig. 8 endlich ist eine Ansicht gleich Fig. 1, die eine weitere Ausgestaltung veranschaulicht.
Zur Ausführung der Erfindung wird zuerst durch irgendwelche übliche Stangenwalzverfahren eine flache Stange der allgemeinen, in den Fig. 1 und 3 veranschaulichten Gestalt hergestellt, welche zwei parallele stabartige Teile oder Abschnitte 9 besitzt, die durch einen gemeinsamen Steg 10 vereint sind. Jeder stabartige Teil 9 hat vorzugsweise annähernd kreisrunden oder schwach ovalen Querschnitt, der am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist. Der Steg 10 weist einen Querschnitt auf, der von zwei entgegengesetzt gekrümmten Bogen begrenzt ist, die tangential zu den Umrisskrümmungen der Teile 9 sind.
Ein "Satz" von parallelen Querrippen 11 erstreckt sich quer über den Steg 10 und mindestens um eine Seite der Teile 9 herum und ein zweiter Satz solcher Rippen 12 erstreckt sich ebenfalls quer über den Steg, jedoch um die andere Seite der Teile 9 herum. Die beiden Sätze von Querrippen sind, wie aus Fig. 1 klar ersichtlich, zueinander versetzt, derart, dass jede Rippe 11 genau in der Mitte zwischen einem Paar benachbarter Rippen 12 liegt. Zur Erleichterung des Walzens können die Querrippen gerundet sein oder schräge Seitenflächen, wie bei 13 veranschaulicht, besitzen, so dass ihre Querschnittsgestalt einem Trapezoid ähnelt.
Die Flachstange nach Fig. 1 wird zur Gewinnung des schraubenförmigen Gebildes nach Fig. 2 verwunden. Bei dieser Verfahrensstufe wird die Stangenlänge vorzugsweise konstant gehalten, was bedeutet, dass die Länge jedes einzelnen stangenförmigen Teiles 9 etwas vergrössert wird. Das auf diese Weise erfolgende Strecken der Stange ergibt ein wünschenswertes Mass an Kaltbearbeitung, die die physikalischen Eigenschaften der Stange verbessert.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist darin zu erblicken, dass die Querrippen derart knappen Abstand erhalten, dass bei dem durch das Verwinden und Strecken gewonnenen Schraubengebilde Teile der Rippen an gegenüberliegenden Seiten der Stange in gemeinsame, senkrecht zur Achse der Schrauben stehende Ebenen gebracht werden bzw. dass sämtliche senkrecht zu den Schraubenachsen stehende Ebenen zumindest einen Teil einer Querrippe schneiden. Diese Verhältnisse sind in den Fig. 4,5 und 6 veranschaulicht, wo die Schnittflächen der zugehörigen Querebenen-das sind Ebenen senkrecht zu den Schraubenachsen-mit den Quer- rippen durch die horizontal schraffierten Teile veranschaulicht sind.
Mit anderen Worten, es wurde gefunden, dass es möglich ist, die Verlegung und Anordnung der durch das Walzverfahren gewonnenen Rippen 11 und 12 in bezug auf die Steigung der beim Verwinden und Strecken gewonnenen Schrauben derart einzustellen, dass alle zur Achse dieser Schrauben senkrechten Ebenen mindestens einen Teil einer Querrippe schneiden. Das Verhältnis Rippenabstand in der Längsrichtung zur Schraubensteigung kann dazu ausgenützt werden, die Zugfestigkeit der Stange zu vergrössern. Es wurde z. B. gefunden, dass bei Abstand der Rippen auf jeder Stangenseite gleich etwa 5/8 des grössten Durchmessers D der Stange oder kleiner als dieses Mass, eine Verwindung auf eine Schraubensteigung von 12 : 1 die vorerwähnte Bedingung erfüllt, nämlich, dass alle senkrecht zur Achse der Schrauben stehenden Ebenen mindestens einen Teil einer Querrippe schneiden.
Breite und Gestalt der Querrippen beeinflussen den Abstand/Steigungs-Faktor, so dass in manchen Fällen ein grösserer Abstand als 5/8 D ebenfalls die erwünschte, angegebene Bedingung zu erfüllen vermag. Gibt man den Querrippen beim Walzen eine schwache Ausgangssteigung, so kann man ihren Abstand vergrössern, wie dies später bei der Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besprochen wird. In jedem Falle kann man das richtige Verhältnis zwischen Abstand und Steigung durch einen einfachen Versuch festlegen, indem man der Lehre der Erfindung folgt, dass nämlich die Rippen stets so nahe aneinander liegen müssen, dass nach dem Verwinden der Stange jede Querebene unbedingt mindestens einen Teil einer Rippe schneiden muss.
Wenn die Querrippen in der erläuterten Weise angeordnet sind, so vergrössert das Verwinden der Stange tatsächlich deren minimale Querschnittsfläche. Dies ist durch Vergleich der Fig. 3 : mit irgendeiner der Fig. 4,5 und 6 leicht feststellbar (Fig. 3 ist ein Schnitt durch die nicht verwundene Stange). In jedem Falle ist die Querschnittsfläche annähernd um die horizontal schraffierte grösser. Der Schnitt nach Fig. 4 ist durch den Mittelpunkt einer Rippe 11 gegenüber dem Steg 10 geführt nach Fig. 5 in der Mitte einer Rippe 11 und einer Rippe 12 und nach Fig. 6 in einem Viertel des Abstandes zwischen einer Rippe 11 und einer Rippe 12, d. i. also in der Hälfte zwischen zwei Extrem-oder Grenzfällen, welche durch die Fig. 4 und 5 veranschaulicht sind. Man sieht also, dass diese Schnitte die typischen sind und im Wesen alle überhaupt möglichen Fälle decken.
Wie ersicht- : lich, ist die Querschnittsfläche wesentlich vergrössert, so dass sich auch eine Erhöhung der Zug-, Druck-und Biegungsfestigkeit ergibt.
Diese Vergrösserung wurde zustande gebracht durch die Kombination eines geeigneten Rippenabstandes und eines entsprechenden Ausmasses der Steigung, ohne dass die Rippen auf der Stange unter einem Winkel oder nach einer Spirale auf-
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gewalzt werden müssten, was vom Herstellungs- standpunkt aus nicht gut durchführbar ist.
Man kann ferner feststellen, dass die anfänglich unter rechtem Winkel zur Stangenlängsachse gewalzten Querrippen in der verwundenen Stange im wesentlichen unter einem spitzen Winkel zur
Stangenlängsachse liegen. Die Enden der Rippen sind, wie bei a in Fig. 2 veranschaulicht, im ent- gegengesetzten Sinne gekrümmt und bilden hakenartige Teile, die für die Erhöhung des
Haftens zwischen Armierungseisen und Beton ganz besonders wirksam sind. Es hat sich erwiesen, dass mit erfindungsgemässen Stangen armierter
Beton erhöhte Biegungsfestigkeit zeigt. Diese
Verbesserung wird zum Teil der erhöhten
Biegungsfestigkeit der Stange selbst, zum Teil der erhöhten Haftfestigkeit zwischen Stange und
Beton zugeschrieben.
Die Enden der Rippen 11 und 12 gehen vor- zugsweise in die Seiten der Teile 9 über, wie bei 14 in Fig. 3 veranschaulicht, wo sie auf Längsrippen 15 treffen, die sich an den Stangenkanten befinden. Die Rippen 15 bewirken nebst Erhöhung der Haftfestigkeit der verwundenen
Stange eine Vereinfachung der Herstellung derselben, da eine gewisse Ankehlung zwischen den Walzen des Stuhles geschaffen ist, der zum Auswalzen der flachen Stange verwendet wird. Diese Rippen können gleich den Querrippen 11 und 12 abgerundet sein oder schräge Seitenwände besitzen, so dass sie eine Querschnittsgestalt aufweisen, die im Wesen jene eines Trapezoides ist.
Von den Rippen 15 kann man gewünschtenfalls auch absehen.
Die Querrippen können mit den Längsrippen in der Weise vereint sein, die bei der Ausführungsform nach Fig. 7 dargestellt ist. Hier liegen die Querrippen 16, statt in die Teile 9 überzugehen, annähernd in der Flucht der Scheitel der Längsrippen 15. Auch ist der mittlere Teil 17 jeder Querrippe 16 etwas kräftiger gehalten, um den Steg 10 zu verstärken.
In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher die Querrippen schon beim Walzen eine schwache Ausgangssteigung erhalten. Die Sätze der Rippen 18 stehen unter spitzem Winkel zur Stangenlängsachse. Ein zweiter Satz von Rippen 19 auf der anderen Stangenseite ist ebenfalls unter einem spitzen Winkel zur Längsachse verlegt und zwischen den Rippen 18 angeordnet. Die beiden Rippensätze sind daher gegeneinander versetzt. Ferner haben sie gleichsinnige Steigung um die Stange herum. Bei dieser Ausführung kann unter Beibehaltung des Merkmales eines vergrösserten Minimalquerschnittes der verwundenen Stange der Querrippenabstand etwas vergrössert werden.
Abstand und Steigung der Rippen 18, 19 beim Walzen werden zur Steigung der Schrauben, welche beim Verwindungs-und Streckvorgang erzeugt werden, derart eingestellt, dass Teile der Rippen an entgegengesetzten Stangenseiten in gemeinsame, zur Achse der Schrauben senkrecht stehende Ebene gebracht werden bzw. derart, dass alle zu der Schraubenachse senkrechten
Ebenen zumindest einen Teil einer Querrippe schneiden. In diesem Falle können die Rippen 18 (und 19) etwas weiter als 5/8 D angeordnet werden, wenn die Steigung der verwundenen
Stange 12 : 1 ist.
Der Abstand kann bis 7/8 D oder mehr betragen je nach der Anfangssteigung der Querrippen und bis zu einem gewissen Mass auch je nach der Breite oder Dicke der Rippen.
In jedem Falle kann das richtige Verhältnis der
Ausgangssteigung zum Abstand und zur
Schraubensteigung durch einfachen Versuch fest- gestellt werden, wobei man sich die Lehre der
Erfindung vor Augen zu halten hat, dass die
Rippen stets so ausreichend nahe aneinander liegen müssen, dass nach dem Verwinden der
Stange jede Querebene unbedingt mindestens einen Teil einer Rippe schneidet. Eine Rippen- entfernung nicht über etwa 5/8 D bis 7/8 D für alle hier erläuterten Stangenformen wird bevor- zugt ; die Erfindung ist jedoch auf dieses genaue Verhältnis im Hinblick auf die Zahl von Variablen, wie Schraubensteigung, Rippendicke usw., nicht beschränkt.
Die Ausführungsformen nach den Fig. 7 und 8 deuten gewisse Änderungen an, die bei der bevorzugten Ausführung unter Beibehaltung der hauptsächlichsten Erfindungsmerkmale vorgenommen werden können.
Es ist klar, dass auch verschiedene andere Abänderungen im Verfahren und in den beschriebenen Konstruktionen ausgeführt werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu überschreiten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stangenartiges Armierungseisen für Beton u. dgl., welches aus zwei mittels eines gemein- J samen Steges verbundenen stabförmigen Teilen besteht und in seiner Längsrichtung zu einem schraubenförmigen Gebilde aus zwei Schraubenteilen mit gemeinsamer Achse verwunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Reihe 1 paralleler Querrippen aufweist, die sich an beiden Seiten des Steges und wenigstens um eine Seite der stabförmigen Teile herum erstreckt und so angeordnet ist, dass alle zur Achse der Windungen senkrechten Ebenen wenigstens einen Teil einer 1 Querrippe schneiden.