DD250972A1 - Profilierter betonbewehrungsstab - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Betonbewehrungsstab mit vorteilhaften Verbund- und Verarbeitungseigenschaften fuer die schlaffe Bewehrung des Betons. Der Bewehrungsstab zeichnet sich durch eine hohe Verbundwirkung im Beton sowie vorteilhafte Richt- und Biegeeigenschaften aus und wird durch Warmwalzen auf Feinstahl- oder Drahtwalzenwerken vorzugsweise als feiner Stabstahl in Ringbunden hergestellt. Eine schraubenfoermige, den Kernquerschnitt vollstaendig umschliessende Profilierung und eine herstellungsbedingte duenne Laengsnaht sichern den Haftverbund des vom Ringbund gerichteten Bewehrungsstabes. Die Rotationssymmetrie der Profilierung verhindert insbesondere beim Mehrfachbiegen des Bewehrungsstabes das Auslenken aus der Biegeebene. Fig. 2

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen profilierten Betonbewehrungsstab für die schlaffe Bewehrung des Betons, der durch Warmwalzen auf Feinstahl-oder Drahtwalzwerken als Stabstahl, vorzugsweise als feiner Stabstahl bzw. Draht in Ringbunden, hergestellt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Bewehrungsstäbe erhalten zur Erhöhung der Verbundwirkung im Beton eine Profilierung. Im Vergleich zum glatten Betonstahl werden dadurch die auf ein Stahlbetonelement wirkenden Zugspannungen besser auf die Bewehrung übertragen, wodurch insbesondere bei höherfesten Betonstählen eine bessere Ausnutzung der Festigkeitseigenschaften möglich ist. Zugleich gewährleistet eine geeignete Profilierung durch Erzeugung eines feingliedrigen Rißbildes mit Rißbreiten <0,3mm in der zugbeanspruchten Seite des Betons einen wirksamen Korrosionsschutz der Bewehrung und beugt somit der vorzeitigen Zerstörung des Bauwerkes durch Korrosionsschäden an der Bewehrung vor.

Das Profilieren der Bewehrungsstäbe erfolgt sowohl durch Kaltumformverfahren als auch durch Warmwalzen. Komplizierte geometrische Profilformen haben sich bei kalt umgeformten (DE-OS 3341 957A1) wie auch bei warmgewalzten Bewehrungsstäben (SU-PS 885495) nicht durchgesetzt. Das gilt auch für Profilierungen, die als Teilgewinde- (DE-PS 1 077854, DE-PS 3022085, DE-PS 1199470) oder als Gewindestab (AT-PS 295805) ausgebildet sind. Derartige Profilformen erfordern komplizierte Herstellungsverfahren und beeinträchtigen speziell bei Teilgewindestäben infolge der einseitigen Krafteinleitung die Dauerschwingfestigkeit.

Eine weitverbreitete Methode zur Erhöhung der Verbundwirkung ist das Rippen der Bewehrungsstäbe in der letzten Umformstufe beim Warmwalzen. Auf runden, ovalen oder dreieckigen Kernquerschnitten werden zwei oder mehr Schrägrippenreihen aufgewalzt. Vorzugsweise sichelförmige Schrägrippen umlaufen den Kern gleichsinnig oder fischgrätenartig bzw. sind innerhalb einer Reihe in Gruppen angeordnet, wobei aufeinanderfolgende Gruppen entgegengesetzte Orientierungen besitzen (US-PS 1151947). Die Neigungswinkel der Schrägrippen zur Längsachse betragen in der Regel 40-70°. Diese Profile werden ohne oder mit Längsnaht sowie mit in die Längsnaht einbindenden als auch davor auslaufenden Schrägrippen hergestellt. '

Die Beurteilung der Verbundwirkung eines gerippten Betonbewehrungsstabes erfolgt international anhand der bezogenen Rippenfläche f_R, deren Wert der Rippenhöhe h direkt und der Profilteilung t indirekt proportional ist.

Die Entwicklung der Drahtwalztechnik ist mit der Einführung sogenannter No-Twist-Drahtwalzblöcke durch die Erhöhung der Walzgeschwindigkeit und die Herstellung von Ringbundmaterial immer größerer Bundmasse auch für Betonstähle gekennzeichnet. In Ringbunden produzierte Betonstähle müssen jedoch vor der Weiterverarbeitung im Bauwesen gerichtet werden. Den Stand der Technik bestimmen sowohl Rollenrichtmaschinen als auch Richtflügelautomaten. In jedem Fall ist das maschinelle Richten der profilierten Bewehrungsstähle mit einem Profilabrieb und damit mit einem Verlust an Verbundwirkung verbunden. Aus diesem Grund muß bei geripptem Bewehrungsstahl in Ringbunden die Verbundwirkung über das für Stabstahl notwendige Maß angehoben werden, bzw. es sind solche Profilformen entwickelt worden, die beim Richten den Rippenabrieb auf ein Mindestmaß reduzieren sollen.

Der Erhöhung der Verbundwirkung bzw. der bezogenen Rippenfläche warmgewalzter Betonstähle sind enge Grenzen gesetzt. Rippenhöhen von h > 0,1 di sind bei Walzdrahtabmessungen aufgrund des hohen Fließwiderstandes in der Kalibergravur kaum herstellbar. Eine Verkleinerung der Rippenteilung t verbessert den Haftverbund nicht in jedem Fall., denn bei zu kleinen Betonkonsolen zwischen den Schrägrippen besteht schon bei geringen Zugbeanspruchungen die Gefahr des Abscherens der Betonkonsolen, d. h. der Zerstörung des Haftverbundes, weswegen das Verhältnis h/t < 0,15 sein soll. Zur Verminderung des Rippenverschleißes beim Richten wurden die unterschiedlichsten Lösungen erarbeitet. Die Beanspruchung der den Haftverbund gewährleistenden Schrägrippen beim Richten soll nach DE-OS 1 759485 durch das Anwalzen von drei Längsnähten vermieden werden, die grundsätzlich höher als die Schrägrippen sind. Das Walzen derartiger Profile ist auf konventionellen Drahtwalzblöcken mit Zweiwalzenanprdnung nicht möglich.

Profile mit ovalem Kernquerschnitt und aufgesetzten sichelförmigen Schrägrippen, die den Kernquerschnitt zu einem kreisförmigen Querschnitt ergänzen

(DE-OS 1 659137) konnten, wie die Praxis gezeigt hat, den Rippenabrieb in Abhängigkeit von der Festigkeit des Stahles nicht entscheidend einschränken.

Bewehrungsstäbe nach DD-PS 144086, bei denen die Rippenfläche in der beim Richten besonders beanspruchten Schrägrippenmitte örtlich vergrößert ist, komplizieren den Werkstofffluß beim Warmwalzen und bedingen einen erhöhten Fertigungsaufwand bei der Walzenbearbeitung.

Das Ausfächern der Windungen bei der Herstellung von Ringbunden auf Hochgeschwindigkeitswalzwerken mittels eines rotierenden Legerohres hat verfahrensbedingt die Verdrallung des Walzdrahtes um 360° je Windung zur Folge. Aufgrund dieser Verdrallung, die beim Richten des Walzdrahtes, z. B. auf Richtflügelautomaten, in Abhängigkeit von der Einstellung der Maschine unkontrolliert verstärkt bzw. verringert werden kann, nehmen die Bewehrungsstäbe beim mehrfachen Biegen zu Bewehrungsbügeln bei jeder Einzelbiegung eine unterschiedliche Lage zum Biegedorn ein. Da die bekannten Betonstahlprofile, insbesondere die mit ovalem Kernquerschnitt und die mit ausgeprägter Längsnaht, in den einzelnen Querschnittsachsen unterschiedliche Widerstandsmomente besitzen, besteht beim Biegen dieser Profile die Gefahr des Auslenkens des Bewehrungsstabes aus der Biegeebene. Diese Bewehrungselemente werden entweder unbrauchbar oder sie erfordern ein Nachrichten. In jedem Fall wird die Produktivität der Bewehrungselementefertigung stark herabgesetzt.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat zum Ziel, die Nachteile der bekannten technischen Lösungen zu beseitigen und einen durch Warmwalzen auf Feinstahl- oder Drahtwalzwerken vorzugsweise als feinen Stabstahl in Ringbunden hergestellten Bewehrungsstab solche vorteilhaften Verarbeitungseigenschaften beim Richten und Biegen zu verleihen, daß er nach dem maschinellen Richten den Normen entsprechende Verbundparameter besitzt, um eine hohe Auslastung der Festigkeitseigenschaften, insbesondere der höherfesten Betonstähle, zu sichern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Warmwalzen einen gerippten, in Ringbunden hergestellten und in sich verdrallten Betonstahl unter Beachtung des beim maschinellen Richten auftretenden Rippenabriebs so zu profilieren, daß der gerichtete Bewehrungsstab den geforderten Haftverbund besitzt. Eine weitere Aufgabe besteht darin, das Profil so zu gestalten, daß beim mehrfachen Biegen des gerichteten Betonbewehrungsstabes zu Bewehrungselementen ein Auslenken aus der Biegeebene vermieden wird und unter den betrieblichen Bedingungen beim Stahlhersteller und in der Bauindustrie eine Maßkontrolle des Bewehrungsstabes auf einfache Weise möglich ist. Zugleich soll der Betonbewehrungsstab bei der gesteuerten Abkühlung oder der thermischen Verfestigung in Druckwasserkühlstrecken einen geringen Strömungswiderstand besitzen.

Erfindungsgemäß erhält der Betonbewehrungsstab schraubenförmige, den Kernquerschnitt umschließende und unter einem Winkel von 50 bis 70° zur Stablängsachse geneigte Schrägrippen, deren Höhe sich in einer Gangwindung höchstens um 65% ändert.

Zur Sicherung des Haftverbundes beträgt das Verhältnis aus mittlerer Schrägrippenhöhe in einer Gangwindung zur Schrägrippenteilung 0,02 bis 0,13.

Den Profilkern des Betonbewehrungsstabes bildet ein nahezu runder Querschnitt, dessen Unrundheit, ausgedrückt durch das Verhältnis zwischen kleinstem und größtem Kerndurchmesser, den Wert 0,9 nicht unterschreitet.

Das Verdrehen des Bewehrungsstabes im Beton verhindern zwei auf gegenüberliegenden Profilseiten, zwischen den Schrägrippen befindliche und um die Stablängsachse verdrallte Längsnähte, deren Breite weniger als 10% des Profilnenndurchmessers beträgt und deren Höhe mit der der Schrägrippen identisch ist.

Die Vergrößerung eines Schrägrippenabstandes auf das Doppelte der Teilung der benachbarten Schrägrippen gewährleistet innerhalb einer Betonbewehrungsstablänge vom 50- bis lOOfachen Profilnenndurchmesser das problemlose Messen der Profilkernmaße.

Erfindungsgemäße und in den Ausführungsbeispielen beschriebene Betonbewehrungsstäbe mit 8 und 10mm Profilnenndurchmesser besitzen nach dem maschinellen Richten auf Richtflügelautomaten bezogene Rippenflächen von f_R > 0,063 bzw. f_R > 0,085. Sie sichern insbesondere bei höherfesten Betonstählen durch eine hohe Verbundwirkung im Beton die Auslastung der Festigkeitseigenschaften. Die nahezu rotationssymmetrische Profilierung der erfindungsgemäßen Betonbewehrungsstäbe verhindert bei beiden Ausführungsbeispielen das Auslenken aus der Biegeebene insbesondere beim mehrfachen Biegen von Bewehrungselementen. Die beschriebenen erfindungsgemäßen Betonbewehrungsstäbe zeichnen sich durch ein Verhältnis der Widerstandsmomente in zwei aufeinander senkrecht stehenden Querschnittsachsen von 0,95 bis 1,0 aus, wodurch beim Biegen unabhängig von der Verdrallung nach dem Richtprozeß und von der Lage des Bewehrungsstabes zum Biegedorn stets das gleiche Widerstandsmoment zu überwinden ist, so daß ausgezeichnete Biegeeigenschaften des Bewehrungsstabes gegeben sind.

Die erfindungsgemäße Profilierung gewährleistet zugleich ein vorzügliches Abrollen des mit hoher Geradheit gerichteten Bewehrungsstabes, der damit für die automatisierte Herstellung von Bewehrungselementen, z. B. für die Mattenfertigung, hervorragend geeignet ist.

Im Vergleich zu einer fischgrätenartigen Profilierung setzt die erfindungsgemäße Anordnung der Schrägrippen auf dem Profilkern den Strömungswiderstand der Profilmantelfläche beim Durchlauf durch eine Druckwasserintensivkühlstrecke um etwa 13% herab, wenn die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Walzmaterial und dem Kühlmedium positive Werte annimmt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1.: Draufsicht der Profilierung des Betonbewehrungsstabes

Fig.2: Seitenansicht des Betonbewehrungsstabes

Fig.3: Schnitt A-A nach Fig. 1

Fig.4: Schnitt B-B nach Fig. 1

Beispiel 1:

Der warmgewalzte und in Ringbunden hergestellte Betonstahldraht mit dem Nenndurchmesser 10 mm ist so dimensioniert, daß seine mittlere Metermasse der Metermasse von rundem Walzdraht mit gleichem Nenndurchmesser entspricht. Die Profilmaße des Bewehrungsdrahtes mit 10mm Nenndurchmesser betragen:

Kerndurchmesser	d2	= 9,6 mm
Kerndurchmesser	da	= 9,2 mm
Schrägrippenhöhe		= 0,82 mm
Schrägrippenhöhe	h2	= 0,70 mm
Schräg rippen breite	b-i	= 1,6mm
Längsrippenbreite	b2	= 0,5 mm
Längsrippenhöhe	ha	= 0,70 mm
Schräg rippenteilung	t	= 7,6 mm
Neigungswinkel der
Schrägrippen	β	= 51,4
bezogene Rippenfläche
am Walzdraht	fRi	> 0,090

Beispiel 2:

Die Erfindung gestattet, die Metermasse der Betonbewehrungsstäbe gleichen Nenndurchmessers materialökonomischen Erfordernissen anzupassen. Der Bewehrungsstab mit dem Nenndurchmesser 8mm besitzt eine um 5% geringere Metermasse als der runde Walzdraht gleichen Nenndurchmessers, so daß bei Verwendung dieses Bewehrungsstabes materialökonomische Vorteile durch Verringerung des spezifischen Betonstahleinsatzes entstehen. An einem derartigen Betonbewehrungsstab werden gemessen:

Kerndurchmesser	d2	= 7,5 mm
Kerndurchmesser	da	= 7,5mm
Sch rag rippen höhe	hi	= 0,69 mm
Sch rag rippen höhe	h2	= 0,29 mm
Schrägrippenbreite	b,	= 1,2mm
Längsrippenbreite	b2	= 0,3 mm
Längsrippenhöhe	ha	= 0,29 mm
Sch rag rippenteilung	t	= 6,2 mm
Neigungswinkel der
Schrägrippen	"to	= 50,9
bezogene Rippenfläche
am Walzdraht		: 0^074

Claims (2)

1. Profilierter Betonbewehrungsstab durch Warmwalzen auf Feinstahl- oder Drahtwalzwerken hergestellt, dadurch gekennzeichnet, daß der nahezu kreisrunde Kern des Bewehrungsstabes, dessen Verhältnis zwischen kleinstem und größtem Kerndurchmesser nicht kleiner als 0,9 ist, von schraubenförmigen, unter einem Winkel von 40 bis 80°, vorzugsweise von 50 bis 70° zur Stablängsachse geneigten Schrägrippen umgeben ist, deren Höhe sich in einer Gangwindung um höchstens 65% verändert, wobei das Verhältnis aus mittlerer Schrägrippenhöhe in einer Gangwindung zur Schrägrippenteilung 0,02 bis 0,13 beträgt und daß zwischen den Schrägrippen auf gegenüberliegenden Profilseiten um die Stablängsachse.verdrallte Längsnähte angeordnet sind, deren Breite weniger als 10% des Profilnenndurchmessers beträgt und deren Höhe mit der Schrägrippenhöhe identisch ist.

2. Bewehrungsstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer Bewehrungsstablänge vom 50- bis 10Ofachen Nenndurchmesser ein Abstand zwischen zwei Schrägrippen angeordnet ist, der das Doppelte derTeilung der benachbarten Schrägrippen beträgt.