DE1139352B

DE1139352B - Method for cold twisting concrete reinforcement bars

Info

Publication number: DE1139352B
Application number: DEK37173A
Authority: DE
Original assignee: FRANZ KOEHLER DIPL ING
Current assignee: FRANZ KOEHLER DIPL ING
Priority date: 1958-03-26
Filing date: 1959-03-06
Publication date: 1962-11-08

Description

Verfahren zum Kältverwinden von Betonbewehrungsstäben Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaltverwinden von Betonbewehrungsstäben, die im unverwundenen Zustande schräg zur Stabachse verlaufende Riegel und parallele Längsrippen besitzen und die entgegen der Richtung der schrägen Riegel verwunden werden.Method of Cold Twisting Concrete Reinforcing Bars The invention relates to a method for cold twisting concrete reinforcing bars, which are in the untwisted States have bars running diagonally to the rod axis and parallel longitudinal ribs and which are twisted against the direction of the oblique bolts.

Ziel der Erfindung ist es, Betonbewehrungsstäbe zu schaffen, die einen besonders großen Widerstand gegen Verdrehung und Verschiebung im Beton zeigen.The aim of the invention is to create concrete reinforcing bars that have a show particularly high resistance to twisting and displacement in the concrete.

Ein bekannter Bewehrungsstab ist mit nach dem Verwinden schraubenlinienförmig um den Stabkern verlaufenden Längsrippen und mit zwischen diesen Längsrippen Netze bildenden Reihen von Schrägrippen versehen, die ihrerseits wieder nach Schraubenlinien verlaufen, deren Drehsinn einander entgegengesetzt und deren Neigungswinkel zur Stabachse voneinander verschieden ist. Zwangläufig erfahren hierbei jene Schrägrippen, deren Neigungsrichtung im Sinne der Verwinderichtung verläuft, bei der Verwindung eine Dehnung, dagegen jene Schrägrippen, die entgegengesetzt zu dieser Verwinderichtung in bezug auf die Stabachse geneigt sind, eine Stauchung. In den Kehlen, mit denen die Rippen an die Oberfläche des Stabkernes seitlich anschließen, treten jeweils entgegengesetzte Spannungen (Stauchungen bzw. Dehnungen) auf.A well-known rebar is helical after twisting Longitudinal ribs running around the rod core and with nets between these longitudinal ribs forming rows of inclined ribs, which in turn follow helical lines run, whose direction of rotation is opposite to each other and whose angle of inclination to Bar axis is different from each other. Inevitably, those inclined ribs experience whose direction of inclination runs in the sense of the twisting direction, when twisting an elongation, on the other hand those oblique ribs that oppose this twisting direction are inclined with respect to the rod axis, a compression. In the throats with them the ribs laterally adjoin the surface of the rod core, each step opposite tensions (compression or expansion).

Verursacht durch diese Spannungen in den Schrägrippen und abhängig von zahlreichen sonstigen Komponenten (Stabmaterial, Verwindungsgrad, Alterungsgrad usw.) treten verschiedene teils günstige, teils ungünstige Erscheinungen bei solchen Stäben auf; diese Erscheinungen werden auch weitestgehend von der Größe des spitzen Winkels beeinflußt, den die- Schrägrippen mit der Stabachse einschließen. Je steiler die Schrägrippen gegen die Stabachse geneigt sind, desto größer ist zwar einerseits ihre Verbundwirkung, desto größer aber anderseits auch ihre nachteilige Sperrwirkung beim Verwinden, da die Schrägrippen in die Längsrippen einmünden und durchwegs mit diesen gleiche Höhe aufweisen. Hierdurch ergibt sich beim Verwinden eine höchst unerwünschte Sperrwirkung dieser Schrägrippen, die in weiterer Folge zu Stauchungen, ' hohen Kerbspannungen und Sprödbrücheh in den Kreuzungsstellen der Längs- und Schrägrippen führt.Caused by these tensions in the inclined ribs and depending on numerous other components (rod material, degree of torsion, degree of aging, etc.), various partly favorable and partly unfavorable phenomena occur in such rods; these phenomena are also largely influenced by the size of the acute angle which the inclined ribs enclose with the rod axis. The steeper the inclined ribs are inclined towards the rod axis, the greater their composite effect on the one hand, but on the other hand the greater their disadvantageous locking effect when twisting, since the inclined ribs open into the longitudinal ribs and consistently have the same height with them. This results in a highly undesirable twisting blocking effect this oblique ribs, leading subsequently to compressions, 'high notch stresses and Sprödbrücheh in the intersection of the longitudinal and helical ribs.

Es hat sich demnach als unzweckmäßig erwiesen, an ein und demselben Stab Schrägrippen in zwei Gruppen gegenläufiger Neigungsrichtung anzuordnen, weil dann jeweils nur eine Gruppe der Schrägrippen günstig sein kann, wogegen die andere Gruppe von Schrägiippen ungünstige Spannungsverhältnisse hervorruft und die Ermüdungs- und Biegefestigkeit des Stabes eher herabsetzt.It has therefore proven to be inexpedient on one and the same Arrange rod inclined ribs in two groups with opposite directions of inclination, because then only one group of the inclined ribs can be favorable, whereas the other Group of inclined ribs causes unfavorable stress conditions and the fatigue and the flexural strength of the rod tends to decrease.

Es ist auch bereits bekannt, -einen Bewehrungsstab zwischen mindestens zwei sich über die ganze Länge erstreckenden Längsrippen mit segmentfönnigen Riegeln, die in den Stabmantel münden, zu versehen, die vor dem Verwinden einen kleinen einheitlichen Winkel mit der Stabachse einschließen, derart, daß sie nach dem Verwinden, das entgegengesetzt zur Neigungsrichtung dieser Riegel erfolgt, angenähert in der Längsrichtung des Stabes zwischen den nach Schraubenlinien verlaufenden Längsrippen liegen.It is also already known - a reinforcing bar between at least two to be provided over the whole length extending longitudinal ribs with segmentfönnigen bars which open in the rod jacket, enclosing the rod axis before the twisting of a small uniform angle such that after the twisting, which takes place opposite to the direction of inclination of these bars, lie approximately in the longitudinal direction of the rod between the longitudinal ribs running along helical lines.

Dadurch, daß diese bekannten Riegel beim fertig verwundenen Stab in Längsrichtung verlaufen, sollte die Ermüdungsfestigkeit des Bewehrungsstabes nicht beeinträchtigt, d. h. die Versprödungsgefahr nicht erhöht werden, wie dies bei querlaufenden Rippen eher der Fall sein könnte.The fact that these known bars run in the finished twisted rod in the longitudinal direction, the fatigue strength of the rebar should not be affected, d. H. the risk of embrittlement is not increased, as it might be the case with transverse ribs.

Diese nach dem Verwinden des Stabes in Längsrichtung verlaufenden Riegel konnten aber, wie sich herausgestellt hat, nicht in allen Fällen eine ausreichende Verankerung des Stabes im Beton gewährleisten.These run in the longitudinal direction after the rod has been twisted As it turned out, bars could not be sufficient in all cases Ensure that the rod is anchored in the concrete.

Der Vollständigkeit halber sei schließlich noch erwähnt, daß auch verwundene Stäbe mit Längsrippen und senkrecht zu diesen Längsrippen verlaufenden Querrippen oder -riegeln bekannt sind, wobei letztere nicht nur von vornherein zu der Stabachse senkrecht stehen, sondern diese Stellung auch beim Verwinden im wesentlichen beibehalten.Finally, for the sake of completeness, it should also be mentioned that twisted bars with longitudinal ribs and perpendicular to these longitudinal ribs Cross ribs or bars are known, the latter not only are perpendicular to the rod axis from the start, but this position also applies to Twist essentially retained.

Diese Querrippen hätten zwar - wie schon erwähnt - einen optimalen Effekt hinsichtlich. der Erhöhung der Verbundwirkung mit dem Beton; sie haben sich aber technologisch als unzweckmäßig erwiesen, weil sie die Biegefähigkeit des Stahles infolge Kerbwirkung und sonstiger Einflüsse herabmindern. Außerdem ist bei solchen achsnormal verlaufenden Querrippen folgendes festzustellen: Der Winkel, um den sich Schrägriegel während der Verwindung drehen, ist nicht immer gleich dem Verdrehungswinkel der Längsrippen. Für eine achsparallele Lage der Riegel vor der Verwindung ist deren Verdrehung gleich der der Längsrippen, für eine achsnormale Lage (Querrippen) jedoch gleich Null. Zwischen diesen beiden Grenzen verändert sich die Verdrehunder Riegel nach einer Winkelfunktion (Sinusfunktion). Die achsnormale Lage der Riegel führt zu einer örtlichen Verdickung des Querschnittes, damit zu einer Vergrößerung des Torsionswiderstandes und zu Spannungsspitzen in den Kehlen der Rippen. Diesen durch die Verwindung hervorgerufenen Spannungsspitzen werden beim Biegen der Stäbe noch weitere Spannungsspitzen überlagert, wodurch dann die Sprödbruchanfälligkeit dieser Stähle entsteht. Dieser ungünstige Einfluß der achsnormalen Lage von Querrippen ist aber unabhängig von der Hauptdehnungsrichtung im Stab, weil er sich an deren Winkelsymmetrale abspielt.These transverse ribs would indeed - as already mentioned - an optimal effect with respect. increasing the bond with the concrete; However, they have proven to be technologically inexpedient because they reduce the flexibility of the steel as a result of the notch effect and other influences. In addition, the following is to be noted in the case of such transverse ribs running normal to the axis: The angle by which the oblique bolts rotate during the twisting is not always the same as the twisting angle of the longitudinal ribs. For an axially parallel position of the bars before the twisting, their twist is the same as that of the longitudinal ribs, but for an axially normal position (transverse ribs) it is equal to zero. Between these two limits, the twisting bolt changes according to an angle function (sine function). The axially normal position of the bars leads to a local thickening of the cross-section, thus to an increase in the torsional resistance and to stress peaks in the grooves of the ribs. When the bars are bent, these stress peaks caused by the twist are superimposed on them, which then makes these steels susceptible to brittle fracture. This unfavorable influence of the axially normal position of transverse ribs is independent of the main direction of elongation in the rod, because it takes place on their angular symmetry.

Auch solche Querrippen fallen demnach keinesfalls in den Bereich der Erfindung, die ausschließlich auf Stäbe mit Schrägriegeln beschränkt sein soll, d. h. auf Riegel, die mit der Stablängsachse sowohl vor als auch nach dem Verwinden des Stabes einen ausgeprägt spitzen Winkel von etwa 20 bis 80' einschließen.Such transverse ribs are therefore in no way included in the scope of the invention, which is intended to be limited exclusively to bars with oblique bars, i.e. H. on bars that enclose a pronounced acute angle of about 20 to 80 ' with the rod's longitudinal axis both before and after the rod is twisted.

Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich demnach auf das Kaltverwinden von Betonbewehrungsstäben, bei denen Schrägriegel und Längsrippen vorhanden sind. Unter Schrägriegel werden aus der Oberfläche des Stabes vortretende, längliche Teile verstanden, die noch vor den Längsrippen enden und kontinuierlich in den Stabkern (in die Staboberfläche) auslaufen, also nicht in die Längsrippen einmünden. Bei Anordnung solcher Riegel ist die Gefahr eines Sprödbruches aus den schon erwähnten Gründen wesentlich geringer als bei Schrägrippen mit konstanter Höhe, die in die gleich hohen Längsrippen einmünden und in diese verlaufend übergehen.The method according to the invention therefore relates to cold twisting of concrete reinforcing bars, where there are oblique bars and longitudinal ribs. Oblong parts protruding from the surface of the rod are formed under oblique latches understood that end before the longitudinal ribs and continuously into the rod core run out (into the rod surface), i.e. do not flow into the longitudinal ribs. at Arrangement of such bars is the risk of brittle fracture from the already mentioned Reasons much less than with inclined ribs with constant height, which in the longitudinal ribs of the same height merge and merge into these.

Gemäß der Erfindung wird nun das Verfahren zum Kaltverwinden von Betonbewehrungsstäben, die im unverwundenen Zustande schräg zur Stabachse veriaufende Riegel und parallele Längsrippen besitzen und die entgegen der Richtung der schrägen Riegel verwunden werden, so durchgeführt, daß nur so weit verwunden wird, daß die einheitlich geneigten, schrägen Riegel auch nach dem Verwinden noch einen ausgeprägt spitzen Winkel mit der Stabachse i einschließen.According to the invention, the method for cold twisting concrete reinforcing bars is now the bars and parallel bars that run obliquely to the rod axis in the untwisted state Have longitudinal ribs and twist against the direction of the oblique bolt are carried out in such a way that it is only twisted so far that the uniformly inclined, oblique bar still has a pronounced acute angle even after twisting include the member axis i.

Hinsichtlich der angestrebten Verbesserung der Verbundwirkung ergibt sich der beachtliche Vorteil, daß die Schrägriegel den idealen Sperriegeln, die unter einem Winkel von 90' zur Stabachse verlaufen, am nächsten kommen, ohne aber die bei solchen Sperriegeln auftretenden schädlichen Wirkungen zu zeigen. Die optimale Größe dieses Winkels wird im Einzelfall unter Berücksichtigung aller maßgebenden Komponenten zu wählen sein, um einerseits eine ausreichende Unempfindlichkeit gegen Sprödbrüche, andererseits aber eine ausreichend hohe Verbundwirkung sicherzustellen. Als am besten geeignet dürfte sich bei üblichen Verhältnissen der Winkelbereich von etwa 25 bis 751 erweisen.With regard to the desired improvement in the composite effect, there is the considerable advantage that the oblique bolts come closest to the ideal locking bolts, which run at an angle of 90 ' to the rod axis, but without showing the harmful effects that occur with such locking bolts. The optimal size of this angle will have to be selected in each individual case, taking into account all the relevant components, in order to ensure, on the one hand, sufficient insensitivity to brittle fractures and, on the other hand, a sufficiently high bond effect. Under normal conditions, the angle range from approximately 25 to 751 should prove to be the most suitable.

Wenn die Kaltverformung nur durch Torsion bewerksteffigt wird, d. h. wenn kein zusätzlicher Zug angewendet wird, so ergeben sich an der Staboberfläche unter einem Winkel von 451 die größten Dehnungen und Stauchungen. Wird der Stab einer zusätzlichen Zugbeanspruchung während des Verdrillens ausgesetzt, so ist die Richtung der größten Dehnungen steiler, d. h. höchstens gleich oder kleiner als 451. Daraus ergibt es sich, die Rippenneigung derart der Kaltverformung anzupassen, daß jeweils die Rippenkehle senkrecht zur Richtung des Hauptzugdehnungen zu liegen kommt. Außerdem ist es im Hinblick auf das Walzen derartiger Stähle zweckmäßig, die Riegel geringfügig steiler als 45' zu stellen, wodurch außerdem erreicht wird, daß beim späteren Biegen des Stabes die Kerbspannungen in der Rippenkehle vermindert werden.If the cold deformation is only accomplished by torsion, i.e. H. if no additional tension is applied, the greatest expansions and compressions occur on the rod surface at an angle of 451. When the rod of an additional tensile stress exposed during twisting, the direction of greatest elongation is steep, d. H. at most equal to or less than 451. The result is to adapt the rib inclination to the cold deformation in such a way that the rib throat comes to lie perpendicular to the direction of the main tensile strain. In addition, with regard to the rolling of such steels, it is expedient to set the bars slightly steeper than 45 ', which also ensures that the notch stresses in the rib groove are reduced when the bar is later bent.

In der Zeichnung ist ein Stab, der dem erfindungsgemäßen Verfahren unterworfen wird, veranschaulicht. Hierbei zeigt Fig. 1 den Stab in schematisierter Ansicht vor dem Verwinden und Fig. 2 den Stab nach dem Verwindevorgang.In the drawing, a rod which is subjected to the method according to the invention is illustrated. 1 shows the rod in a schematic view before it is twisted, and FIG. 2 shows the rod after the twisting process.

Der Kern des Stabes ist mit 1 bezeichnet. Die Längsrippen 2 - beim gezeigten Ausführungsbeispiel des Stabes sind deren zwei vorgesehen - verlaufen im unverwundenen Zustand des Stabes (Fig. 1) parallel zur Stablängsachse. Zwischen je zwei Längsrippen ist ein Schar von Schrägriegeln 3 vorgesehen, die, unter dem Winkel a zur Stablängsachse geneigt sind. Dieser Winkel beträgt bei unverwundenem Stab vorzugsweise 45'. Die einzelnen Riegel 3 endigen vor den Längsrippen und gehen in die Staboberfläche über. Die Riegel aller Scharen haben eine in gleicher Richtung verlaufende Neigung, d. h. daß die Riegel im gleichen Sinne ansteigen; beim gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die Riegel nach Schraubenlinien eines Linksgewindes.The core of the rod is denoted by 1. The longitudinal ribs 2 - two of which are provided in the illustrated embodiment of the rod - run parallel to the rod's longitudinal axis when the rod is not twisted (FIG. 1). Between each pair of longitudinal ribs is provided a multitude of oblique bars 3, which are inclined at an angle a to the rod longitudinal axis. When the rod is not twisted, this angle is preferably 45 '. The individual bars 3 end in front of the longitudinal ribs and merge into the rod surface. The bars of all shares have a slope running in the same direction, i. H. that the bars rise in the same sense; In the embodiment shown, the bolts run along helical lines of a left-hand thread.

Die Verwindung des Stabes hat in dem zur Richtung der Riegel entgegengesetzten Sinn zu erfolgen, d. h., daß der dargestellte Stab so verwunden wird, daß die ursprünglich achsparallelen Längsrippen nach der Verwindung im Sinne eines Rechtsgewindes verlaufen (Fig. 2). Die Steigung des Linksgewindes, nach dem die Schrägriegel ursprünglich verliefen, wird dadurch erhöht; mit anderen Worten, der Winkel a, den die Schrägriegel mit der Stabachse ursprünglich einschließen, wird verringert. In Fig. 2 ist dieser Winkel mit a' bezeichnet und beträgt etwa 37'. The twisting of the rod must take place in the opposite direction to the direction of the bolts, i.e. This means that the rod shown is twisted in such a way that the originally axially parallel longitudinal ribs run in the sense of a right-hand thread after the twisting (FIG. 2). The pitch of the left-hand thread, after which the oblique bolts originally ran, is increased; In other words, the angle α that the oblique bars originally enclose with the rod axis is reduced. In Fig. 2 this angle is denoted by a 'and is approximately 37'.

Beim Verwinden des Stabes werden die Riegel 3 in ihrer Längsrichtung einem Druck ausgesetzt, d. h. gestaucht, während sie in ihrer Querrichtung unter den Einfluß von Zugkräften kommen, die ein Recken der Riegel in dieser Richtung - also eine Verbreiterung der Riegel - verursachen.When the rod is twisted, the bars 3 are subjected to a pressure in their longitudinal direction, i. H. compressed while they are in their transverse direction under the influence of tensile forces in that direction, a stretching of the latch - that is, a widening of the bar - cause.

Die obenerwähnte Gefahr von Sprödbrüchen in den Riegelkehlen ist hierdurch beseitigt; andererseits ist aber die Stauchung im Bereich des Riegelscheitels nicht so groß, daß sie in dieser Beziehung gefährlich werden könnte. Die Verbundwirkung eines derart verwundenen Stabes wird, wie es Fig. 2 zeigt, dadurch verbessert, daß nach dem Verwindevorgang alle Schrägriege13 110u11 einen deutlich ausgeprägten, spitzen Winkel mit der Stablängsachse bilden.The above-mentioned risk of brittle fractures in the bolt fillets is due to this eliminated; on the other hand, the compression in the area of the bolt apex is not so big that it could be dangerous in this respect. the The composite effect of such a twisted rod is, as FIG. 2 shows, thereby improved that after the twisting process all oblique bars 110u11 one clearly Form a pronounced, acute angle with the longitudinal axis of the rod.

Claims

PATENT CLAIM: A method for cold twisting concrete reinforcing bars which, when untwisted, have transoms and parallel longitudinal ribs that run obliquely to the bar axis and which are twisted against the direction of the oblique transoms, characterized in that they are only twisted so far that the uniformly inclined oblique transoms (3) Include a pronounced acute angle (a ') with the rod axis even after twisting. Documents considered: German Patent No. 908 530.