Tragwerk aus Stahlbeton mit Bewehrungen aus angespannten Stahlstäben. Die Erfindung betrifft ein Tragwerk aus Stahlbeton mit Bewehrungsstäben aus Stahl, die an den Enden mit Gewinde versehen un ter Verwendung des erhärteten Betons als Widerlager angespannt werden und mit Hilfe von auf die genannten Gewinde aufgeschraub ten Muttern und entsprechenden Ankerplat ten Spannkräfte auf den Beton übertragen.
Bei bekannten Tragwerken dieser Art hat man zum Beispiel die in Hüllrohren mit Spiel eingebetteten Stahlstäbe mit Hilfe von in die Stahlstäbe eingeschnittenen Gewinden, vit auf diese Gewinde aufgeschraubten Mut- tern und von Ankerplatten am Tragwerk ver ankert. Durch das Einschneiden der Gewinde tritt ein erheblicher Querschnittsverlust und infolge Kerbwirkung ein Verlust an Material festigkeit ein. Um diese Verluste auszuglei chen, hat man verdickte Endstücke an die Stahlstäbe angeschweisst.
Demgegenüberbesteht die Erfindung darin, dass die auf den Bewehrungsstäben aus Stahl angebrachten Gewinde zur Sicherung eines ausreichenden Übertragungsquerschnittes der Stahlstäbe durch Kaltwalzung aufgerollt sind.
Zweckmässig bestehen die Bewehrungs stäbe aus einem keinem Härtungsverfahren unterzogenen und seine natürliche Walzhaut besitzenden Stahl mit einer Streckgrenze über 4000 kg/cmê.
Bei Tragwerken, bei denen der einzelne, als Bewehrung dienernde Stahlstab aus Teil- stücken zusammengesetzt ist, können die auf die Enden der einzelnen Teilstücke zum Zwecke der gegenseitigen Vermuffung der Teilstücke angebrachten Gewinde durch Kalt- walzung aufgerollt sein.
An Hand der beigefügten Zeichnung soll der Erfindungsgegenstand an einem Ausfüh rungsbeispiel näher erläutert werden.
Fig. 1 und 2 zeigen in teilweisem Längs schnitt und in Stirnansicht einen geraden Tragkörper von rundem Querschnitt mit ein gelegter Bewehrung.
Fig. 3 und 4 zeigen in teilweisem Längs schnitt und in Stirnansicht einen Platten balken mit parabolisch verlaufender Beweh rung, und Fig.5 und 6 stellen in etwas grösserem Massstab in einem teilweisen Längsschnitt und in Stirnansicht. einen in ein Hüllrohr aus Blech eingeschobenen Stahlstab mit. seinen Endverankerungen dar.
Der Betonkörper 1 ist mit einem durch gehenden Hohlraum versehen, der bei dem Bauelement nach Fig. 1. uncl 2 gerade, bei dem Plattenbalken nach Fig. 3 und 4 parabolisch verläuft: und durch dessen Schwerpunkt geht. Dieser Hohlrahm wird bei den dargestellten Ausführungsbeispielen durch ein bei der Be tonierung miteingeforrntes und im Beton ver bleibendes Rohr 2 gebildet..
Er kann jedoch auch unmittelbar im Beton selbst. zum Bei spiel dadurch hergestellt werden, dass eine der ge rünsehten Querschnittsform des Hohlrau- nes entsprechende Einlage, zum Beispiel ein Rohr, zwar miteingeformt, aber gleich nach dem Ausschalen des Betonkörpers zum Bei spiel durch Herausziehen in Richtung seiner Längsachse entfernt wird. Das Entfernen des Rohres kann durch eine leichte Einfet tung oder einen dünnen Bitumenüberzug er leichtert werden. Die liebte Weite des Hohlraumes wird so bemessen, dass in ihm ein vergleichsweise stark dimensionierter Stahlstab 3 Platz findet und noch ein Ringspalt von geeigneter und aus reichender Stärke zwischen ihm und der Wan dung des Hohlraumes verbleibt.
Der Stahl stab 3 besteht zum Beispiel aus naturhartem Stahl und, ist an seinen beiden Enden mit Gewinde versehen, das im Kaltwalzverfahren angerollt ist, um die Zugfestigkeit des Stabes nicht zu mindern. Nach dem Einschieben des Stahlstabes 3 in den Hohlraum des Betonkörpers 1 wird auf jeder Seite desselben eine Druckverteilungs platte 4 und sodann ein napfförmiger Druck körper 5 aufgeschoben, der eine mit dem Hohlraum des Betonkörpers 1 in Verbindung stehende und mit einer Ein- bzw. Ausfluss öffnung 9 versehene Verteilungskammer S aufweist. Weiterhin wird auf das Gewinde ende des Stabes 3 eine Mutter 6 aufge schraubt. Die Teile 4, ö und 6 liegen jeweils in einer an der Stirnseite des Betonkörpers 1 angebrachten Aussparung 7.
Zur Sicherung einer zentrischen Lage des Stabes 3 innerhalb des Hohlraumes können an dessen Enden über den Umfang verteilt nicht dargestellte Halteglieder zwischen Hohl raumwand und Stab 3 eingelegt werden. plan kann auch in Abständen auf dem Stab Zen trierseheiben befestigen, die mit Bohrungen zum Durchtritt der abbindefähigen Masse versehen werden. Eine zentrische Lage des Stahlstabes innerhalb des Hohlraumes, in den er eingeschoben wird, ist deshalb wünschens wert, damit die ringförmige Schicht des nach träglich eingepressten abbindefähigen Mittels (zum Beispiel Zementmörtel) überall gleiche Wandstärke hat.
Nach dem Erhärten des Betons wird der Stahlstab 3 zum Beispiel mit Hilfe einer hydraulischen, an seinem einen Ende angrei fenden Presse stark gespannt; die Spann kräfte werden beim Ausführungsbeispiel durch entsprechendes Nachziehen der Muttern 6 über die Druckverteilungsplatten auf den Beton übergeleitet. Sodann wird so lange durch die Öffnung 9 des einen napfförmigen Druckstückes 5 Zementmörtel unter Druck eingepresst, bis dieser durch die Öffnung 9 im gegenüberliegenden Druckstüek 5 austritt. Das ist das Zeichen dafür, dass alle Hohl räume gut ausgefüllt sind. Nach dem Ver schliessen der Ausfliessöffnung 9 wird zur Verdichtung der Einpressmasse nochmals kurz Zementmörtel nachgepresst und dann auch die Einfüllöffnung 9 verschlossen.
Zum Schluss werden die Aussparungen 7 durch Beton pfropfen ausgefüllt.
In gewissen Fällen kann es zweckmässig sein, auf ein Ausfüllen des Hohlraumes zwi schen jedem Stahlstab und dem Hüllrohr, in welchem er sieh befindet, zu verzichten, um die Möglichkeit zu haben, die Stahlstäbe zu einem späteren Zeitpunkt n.achzuspannen. zum Beispiel nach erfolgter Durehführuna von Reparaturen an dem betreffenden Bau werk. In solchen Fällen wird in den Hohl raum zwischen Hüllrohr und Stahlstab Bi tumen oder eine andere geeignete, nicht ab bindende blasse eingepresst und dadurch ein wirksamer Rostschutz erzielt.
Wenn die einzelnen Stahlstäbe aus Teil stüeken zusammengesetzt sind, was insbeson dere bei Spannbetonkörpern von grosser Länge, also zum Beispiel bei Brüekeiikon- struktionen der Fall ist, so verfährt man gleichfalls nach der beschriebenen Regel. In diesem Fall werden die Teilstücke, aus denen sich der einzelne Stahlstab zusammensetzt, an ihren Enden mit im Wege der haltwalzung aufgerollten Gewinden versehen und durch in diese Gewinde eingreifende Muffen bekannter Art miteinander verbunden; Gewinde, die durch eine Kaltwalzung her gestellt werden, sind an sich bekannt.
Auf dem Gebiet des allgemeinen Maschinenbaues wurden die Verfahren zum Herstellen solcher Gewinde mur vereinzelt angewendet. Grössere Verbreitung fanden diese Massnahmen im Flugzeugbau, da hier wegen der auftreten den dynamischen Beanspruchungen besondere Festigkeitsanforderungen an die mit Gewinde versehenen Teile gestellt werden. Gegen eine allgemeine Anwendung bestand in der ein schlägigen Fachwelt eine gewisse Abneigung, da im Wege des Kaltwalzverfahrens aufge rollte Gewinde im Durchmesser etwas stär ker sind als der an sie anschliessende Schaft teil. Bei stangenförmigen Maschinenteilen, die in der erwähnten Art und Weise mit aufge rollten Gewinden versehen werden und durch einen andern Maschinenteil hindurchgeführt werden, muss sich die Bohrung nach dem Ge windedurchmesser richten.
Bei einer richtig dimensionierten Bohrung zum Hindurchschie ben des Gewindeteils entsteht aber kein Pass sitz, das heisst kein sattes Einfügen, sondern ein sogenannter Klappersitz. Diese Erwägun gen haben dazu geführt, dass man aufgerollte Gewinde trotz ihrer Vorteile praktisch nur auf dem Gebiet des Flugzeugbaues angewen det hat.
Im Stahlbetonbau ist das Kaltaufwalzen von Gewinden auf Stahlstäbe noch nicht an gewendet worden. Man kann hier Gewinde so aufwalzen, dass im Gewinde trotz Quer- sehnittsverminderung durch die Verfestigung des Stahls beim Aufwalzen die Bruchfestig keit des vollen Stabes erhalten bleibt. Die zuvor aufgezeigten Nachteile der aufgerollten Gewinde treten hier nicht in Erscheinung, da das Überstehen des aufgerollten Gewindes über den Schaftdurchmesser des Stahlstabes beim Überstreifen des sowieso wegen des not- wendigen Spiels mit genügender Weite aus gestatteten Hüllrohres keine Rolle spielt.
Structure made of reinforced concrete with reinforcement made of tensioned steel bars. The invention relates to a structure made of reinforced concrete with reinforcing bars made of steel, which are provided at the ends with thread un ter use of the hardened concrete as an abutment and with the help of th nuts screwed onto said thread and corresponding Ankerplat th transferring tension forces to the concrete.
In known supporting structures of this type, for example, the steel rods embedded in ducts with clearance have been anchored to the supporting structure with the aid of threads cut into the steel rods, vit screwed onto these threads and anchor plates. Cutting into the thread results in a considerable loss of cross-section and, as a result of the notch effect, a loss of material strength. To compensate for these losses, thickened end pieces were welded to the steel rods.
In contrast, the invention consists in the fact that the threads attached to the steel reinforcing bars are rolled up by cold rolling to ensure a sufficient transmission cross-section of the steel bars.
The reinforcement bars are expediently made of a steel that has not been subjected to any hardening process and has its natural rolled skin with a yield strength of over 4000 kg / cmê.
In the case of structures in which the individual steel bar serving as reinforcement is composed of parts, the threads attached to the ends of the individual parts for the purpose of mutually muffling the parts can be rolled up by cold rolling.
The subject of the invention is to be explained in more detail using an exemplary embodiment using the accompanying drawings.
Fig. 1 and 2 show in partial longitudinal section and in an end view a straight support body of round cross section with a laid reinforcement.
Fig. 3 and 4 show in partial longitudinal section and in front view a plate bar with parabolic reinforcement, and Fig.5 and 6 represent on a slightly larger scale in a partial longitudinal section and in front view. a steel rod inserted into a sheet metal jacket tube. its end anchorages.
The concrete body 1 is provided with a continuous cavity which runs straight in the construction element according to FIG. 1 and 2, and parabolically in the case of the T-beam according to FIGS. In the exemplary embodiments shown, this hollow frame is formed by a pipe 2 which is miteformrntes during the concrete and which remains in the concrete.
However, it can also be produced directly in the concrete itself. For example, an insert corresponding to the cross-sectional shape of the hollow space, for example a pipe, is also molded in, but immediately after the concrete body has been stripped, for example by pulling it out Direction of its longitudinal axis is removed. The removal of the pipe can be made easier with a light grease or a thin bitumen coating. The beloved width of the cavity is dimensioned in such a way that there is space in it for a comparatively large steel rod 3 and an annular gap of suitable and sufficient strength remains between it and the wall of the cavity.
The steel rod 3 consists, for example, of naturally hard steel and is provided at both ends with a thread that is rolled in the cold rolling process in order not to reduce the tensile strength of the rod. After the steel rod 3 has been pushed into the cavity of the concrete body 1, a pressure distribution plate 4 and then a cup-shaped pressure body 5 is pushed onto each side of the same, which is connected to the cavity of the concrete body 1 and has an inlet or outlet opening 9 provided distribution chamber S has. Furthermore, a nut 6 is screwed up on the thread end of the rod 3. The parts 4, 6 and 6 each lie in a recess 7 made on the end face of the concrete body 1.
To ensure a central position of the rod 3 within the cavity, holding members (not shown) between the hollow space wall and the rod 3 can be inserted at its ends distributed over the circumference. plan can also fasten trierseheiben on the rod at intervals, which are provided with holes for the passage of the settable compound. A central position of the steel rod within the cavity into which it is inserted is therefore desirable so that the ring-shaped layer of the subsequently pressed-in bondable agent (e.g. cement mortar) has the same wall thickness everywhere.
After the concrete has hardened, the steel rod 3 is strongly tensioned, for example with the help of a hydraulic press, attacking at one end; the clamping forces are transferred to the concrete in the exemplary embodiment by tightening the nuts 6 accordingly via the pressure distribution plates. Then cement mortar is pressed in under pressure through the opening 9 of the one cup-shaped pressure piece 5 until it emerges through the opening 9 in the opposite pressure piece 5. This is the sign that all cavities are well filled. After the outflow opening 9 has been closed, cement mortar is pressed again briefly to compress the grout and then the filling opening 9 is also closed.
Finally, the recesses 7 are filled with concrete plug.
In certain cases it can be useful to refrain from filling the cavity between each steel rod and the cladding tube in which it is located, in order to have the option of re-tensioning the steel rods at a later point in time. for example, after repairs have been carried out on the building in question. In such cases, bi-tumen or some other suitable, non-binding pale is pressed into the cavity between the cladding tube and steel rod, thereby achieving effective rust protection.
If the individual steel rods are made up of parts, which is particularly the case with prestressed concrete bodies of great length, for example bridge structures, the rule described is also used. In this case, the parts of which the individual steel rod is composed are provided at their ends with threads rolled up in the way of holding rolling and connected to one another by sleeves of a known type which engage in these threads; Threads that are made by cold rolling are known per se.
In the field of general mechanical engineering, the methods for producing such threads have been used occasionally. These measures were more widespread in aircraft construction, as the dynamic stresses that occur here place special strength requirements on the threaded parts. There was a certain aversion to general use in the relevant professional world, since threads rolled up in the cold rolling process are somewhat thicker in diameter than the shaft adjoining them. In the case of rod-shaped machine parts that are provided with rolled-up threads in the above-mentioned manner and are passed through another machine part, the hole must be based on the Ge thread diameter.
With a correctly dimensioned hole for pushing the threaded part through, however, there is no snug fit, i.e. not a full insertion, but a so-called rattle seat. These recitals have led to the fact that, despite their advantages, rolled up threads have practically only been used in the field of aircraft construction.
The cold rolling of threads on steel rods has not yet been used in reinforced concrete construction. The thread can be rolled on in such a way that the breaking strength of the full bar is retained in the thread despite the reduction in cross-section due to the hardening of the steel during rolling. The previously mentioned disadvantages of the rolled-up thread do not appear here, since the protrusion of the rolled-up thread beyond the shaft diameter of the steel rod when slipping over the cladding tube, which is anyway due to the necessary clearance, does not play a role.