DE1609605A1 - Mit Rippen versehener Betonbewehrungsstab sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Bau-Stahlgewebe G.m.b.H.

Düsseldorf-Oberkassel

Burggrafenstraße 5 2. Januar 1967

Mifc Rippen versehener Betonbewehrungsstab sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen mit Rippen versehenen Betonbewehrungsstab aus warmgewalztem, im Kaltverformungsverfahren vorverfestigten Rundmaterial, sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu seiner Herstellung.

Es sind kaltverfestigte Betonbewehrungsstäbe mir Queroder Schrägrippen bekannt, deren Vormaterial aus warmgewalztem Rundstahl besteht. Beim Kalteinprägen dieser Rippen treten ungleichmäßige Verfestigungen und nachteilige Kerbwirkungen auf, die es auch nicht zulassen, Hippen größerer Höhe auszubilden. Somit war es auch nicht möglich, den Vorteil zu nutzen, den hohe Rippen bezüglich einer besseren Verbundwirkung zwischen Stahl und Beton haben.

Gegenstand der Erfindung ist es nun, kaltverformte Betonbewehrungsstäbe zu schaffen, die keine nachteiligen Eigenschaften aufweisen und mit einer Rippenhöhe versehen sind, mit der eine optimale Verbundwirkung erreicht wird. Ein derartiger Stab ist nach der Erfindung so ausgebildet, daB sein Kern im Normalschnitt die Form eines gleichseitigen Bogen-Vielecks, vorzugsweise Bo^n-Dreieeks besitzt j di@ Hippen, projiziert auf die Normalschnittebene des Stabes, sind ins·· gesamt außen etwa kreisförmig ausgebildet und der Radius der Kernteile ist etwa Io bis 25« vorzugsweise 15 $ der Radius der Normalprojektion der Rippen»

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Nit Vorteil beträgt dabei der Mittenabstand der Rippen voneinander etwa 60 bis Jo % des Außendurchmessers des Stabes und die größte Fußbreite der Rippen etwa Io bis 25, vorzugsweise 2o % seines Außendurchmessers. Bei dieser Form des Betonbewehrungsstabes ist es möglich, störungsfrei hinreichend hohe Rippen auszubilden.

Die Rippenform der bisher üblichen kaltverfestigten gerippten BetonbewehrungsstSbe wurde gewählt, ohne den Eigenheiten des Prägevorganges besonders Rechnung zu tragen. Die notwendigen V/ Izen oder Rollen, welche die Profilierung besorgten, wurden auf einfache Weise etwa durch Einschleifen oder Fräsen von Kanten bzw. Rillen hergestellt. Bei derartigen Werkzeugen konnte ein zwäremgsfreies Lösen zwischen Stab und Werkzeug während des VerformungsVorganges nicht erreicht werden. Es konnte jedoch dieses Phänomen vernachlässigt werden, da die Eindrücktiefe im Verhältnis zum Stabquerschnitt gering war. Die an den Übergängen zwischen Rippe und Kernteilen auftretenden Zwängungen und Quetschungen führten zu örtlichen starken Verfestigungen, die Anlaß zu Kerbrissen waren.

Die Erfindung schlägt nun hier zur Vermeidung derartiger Erscheinungen vor, den Übergang zwischen Rippe und Kernteilen vorzugsweise etwa evolventenförmig auszubilden und den Krümmungsradius des Überganges im mittleren Rippenbereich so zu wählen, daß er etwa 1/4 bis 1/2 der Rippenhöhe beträgt und zu den Rippenenden hin stetig zunimmt. -Auf diese Art und V/eise tritt eine harmonische Kaltverfestigung ein, und zwar ohne kritische Stellen erhöhter Festigkeit und entsprechend geringer Verformungsfähigkeit bei hoher Eigenspannung. Formen und Lösen geschieht beim erfindungsgemäßen Stab zwängungs- und quetschungsfrei.

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Mit Vorteil sind die Rippenebenen gegsn die Längsachse des Stabes um etwa 45° geneigt. Dadurch wird eine besonders günstige Verbundwirkung erzielt.

Es ist auch möglieh, die Rippen miteinander in Flucht anzuordnen, so daß sie in ihrer Gesamtheit als Gewinde wirken können. Auf diese Weise wird erreicht* 4.&B zwei gegeneinanderstoßende Bewehrungsstäbe durch eine einfache Muffe miteinander verbunden werden können, was bisweilen sehr erwünscht ist.

Ein Verfahren zur Herstellung eines mit Rippen versehenen Betonbewehrungsstabes aus warmgewalztem, im Kaltverformungsverfahren vorverfestigten Rundmaterial, insbesondere der erfindungsgemäßen Form, ist, wie die Erfindung weiterhin vorschlägt, dadurch gekennzeichnet, daß in das Material Anflaehungen eingeformt WeMSn₈ deren Breite etwa zwischen Io und 3o, vorzugsweise bei 2© % üqb Durchm@ss~@rs d©s vorverfestigten Rundmaterials ll@gt„ Die Anzahl der toflachungen ist gleich der Anzahl der am Stabumfang angeordneten Rippen, vorzugsweise gleich drei» Die Bippen werden derart kalt eingeformt, daß ihre beiden Enden in die £nflaehungen stetig auslaufen. Hierdurch wird sichergestellt, daS zwischen der vorangehenden Kaltverfestigung, beispielsweise durch Ziehen, und der anschließenden Profilieruug das Material in einer Art und Weise für die Profilierung so vorbereitet wird, daß die Rippenenden, wie es die Erfindung vorschlägt, störungsfrei auslaufen, so daß die Projektion der Rippen auf die Normalschnittebene des Stabes gleichmäßig kreisförmig ist. Außerdem wird hierdurch erreicht, daß mit Sicherheit die Bildung einer Längsrippe vermieden wird, die bei den bisherigen Verfahren in der Regel auftrat. Diese Längsrippe brachte keine Erhöhung der Haftwirkung des Stabes im Beton; sie war aufgrund ihrer starken Kaltverformung versprödet

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und verhinderte eine Muffenverbindung bzw. machte zu ihrer Beseitigung einen zusätzlichen, abschließenden Arbeitsvorgang erforderlich. Wurde das Material der Längsrippen zwischen die benachbarten Profilwalzen gezwängt, so führte das zu einem erheblichen Verschleiß der TJ lzen und somit zu entsprechenden Stillstandszeiten.

Diese Nachteile werden durch die einfache und überraschende Anweisung, Anflachungen auszubilden, mit Sicherheit vermieden.

Die Anflachungen können nach dem durch Ziehen erfolgten VorverfsstJojjen eingewalzt werden. Es ist jedoch auch möglich, sie beim Vorverfestigen durch die Ausbildung der Vorverfestigungswerkzeuge einzuformen.

Die Rippe hat nunmehr nicht nur eine optimale Form mit großer RippenaufStandsfläche (bezogener Rippenfläche), sondern ihr fehlen alle unerwünschten partiellen übermäßigen Kaltverformungen und Versprödungen, besonders im Übergang zwischen Kern und Rippe.

Eine Vorrichtung zur Herstellung eines mit Rippen versehenen Betonbewehrungsstabes aus warmgewalztem, im Kaltverformungsverfahren vorverfestigten Rundmaterial, insbesondere, wie er im Vorstehenden beschrieben wurde, etwa nach dem beschriebenen Verfahren, uater Verwendung von Rippwalzen entsprechend der Anzahl der einen Umfang des Stabes bedeckenden Rippen, ist nach der Erfindung so beschaffen, daß die in die Rippwalzen zur Formgebung der Rippen eingearbeitete·. Ausnehmungen im Normalschnitt von stetig in die übrige Walzenfläche übergehenden Kurven von etwa Evolventenform begrenzt sind und daß die Ausnehmungen eine wesentlich größere Tiefe besitzen als die Höhe der in ihnen geformten Rippe.

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Hier beschreitet die Erfindung einen Weg, der sich im Gegensatz zu jeder bisher geübten Praxis befindet. Der Fachmann glaubte bisher, die genaue Kalibrierung des Stabes durch abschließendes Ziehen erreichen zunnüssen, wobei wiederum eine zusätzliche, unerwünschte, örtlich unterschiedliche Verfestigung eintrat. Der Fachmann glaubte weiterhin, bei der Ausbildung von Profilen durch Walzen müsse die Profilwalze so dimensioniert sein, daß sie bei etwa voller Ausfüllung das gewünschte Profil ergibt„ Dabei mußten natürlich erhebliche Verformungskräfte auf den Rippenkopf ausgeübt werden, die wiederum zu örtlich unterschiedlichen Verfestigungen mit den. bekannten Folgen führen. Die Lehre der Erfindung weicht erstmals davon ab. Das Außenprofil der Rippen wird durch den Querschnitt des Rohrmaterials bzw. des kalt vorverfestigten Rohmaterials und die Geschwindigkeit des Walzens bestimmt. Das verdrängte Material kann ohne jeden Walzdruck auf den Kopf der Rippe in die Ausnehmungen ausweichen und dortungosi2?iibeinfließen. Es wird das zum Teil tun und zum Teil in Stablängsrichtung verdrängt werden, wobei es ohne weiteres möglich ist, durch die Abmessung des Materials, die Wahl der Breite der Ausnehmungen und die WaIzgeschwindigkeit die Rippenhöhe exakt zu steuern, ohne" daß der Rippenkopf zusätzlich verformt und verfestigt wird.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung laufen beide Enden der Ausnehmungen der Rippwalzen bis zum Ende des Umschließungsbereiches des zu verformenden Stabes durch und enden dort in der Walzenfläche, so daß die Tiefe der Ausnehmungen den Enden zu stetig bis auf Null abnimmt. Diese Anweisung wird zwar nur im Bereich der Rippenenden möglicherweise von Debeutung sein, da allenfalls dort das Material in der Tiefe der Ausnehmung zur Anlage kommt, wobei infolge der hier vorhandenen geringen Tiefe schädliche Wirkungen nicht auftreten.

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Mit Vorteil sind die Flächen der Rippwalzen zwisehea den die Rippen formenden Ausnehmungen im Axialschnitt der Walze kreisförmig ausgebildet und der Radius dieses Kreises ist größer als der Außenradius des fertigen Stabes. Hierdurch wird die Form der Kernteile erreicht.

Schließlich schlägt die Ex-ii-.idung noch vor, daß der Radius der Normalprojektion der Ausnehmungen der Rippwalze auf eine die Achse der Rippwalze schneidende Ebene, etwa 15 biscS* vorzugsweise 15 $ kleiner ist als der Radius der Flächen der Rippwalzen zwischen den Ausnehmungen im Axialschnitt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführvngsbeispielen, mit Hilfe von Zeichnungen, näher beschrieben. Die Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 einen Normalschnitt durch das Rohmaterial bzw. durch das vorverfestigte Rohmaterialι

Pig. 2 die zu Pig. I gehörige Ansicht;

Pig. 3 einen Normalschnitt durch das Rohmaterial mit eingeformten Anflachungen:

Fig. 4 eine Seitenansicht der Fig. 3* gesehen in Richtung des Pfeiles A;

Fig. 5 einen Normalschnitt durch einen erfiadungsgemäßen Stab;

Fig. 6 die Ansicht zu Fig. 5, gesehen in Richtung des Pfeiles B;

Fig. 7 einen Axialschnitt du-r-eh das Werkzeug der erfindungsgemäßen Vorrichtung, entlang der Linie VII-VII der Fig. Gj

Fig. 8 die Ansicht eines Teiles des V'erkzeu^es der Fig. 7, gesehen in Richtung des Pfeiles C;

Fig. 9 einen Schnitt durch Fig. 8, entlang der Linie IX-IX;

Fig. Io einen Schnitt durch Fig. 3, entlang der Linie X-X, wobei eine Rippe des Stabes mit geschnitten ist.

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In Pig. 1 ist ein Rundstab dargestellt und mit 1 bezeichnet, der durch Ziehen kalibriert und kalt vorverfestigt wurde und dabei von dem ursprünglichen Durchmesser 2 auf den Durchmesser 3 reduziert worden ist. Der Durchmesser j>, also der Durchmesser des vorverfestigten kalibrierten Stabes, soll im folgenden als DurcSimesser bezeichnet vjerden.

In den Rundstab 1 werden A^flachungen 4, 4a und 4b eingewalzt und zwar in: dargestellten Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4, drei Anf-laehungen, da später drei Rippen in ihrer Gesamtheit einen Stabquerschnitt umfassen sollen.

Nach den Ausbildungen der Anflachungen, die in ihren Bereichen das von den. Enden der Rippen verdrängte Material aufnehmen sollen, dergestalt, da3. w?e die Fig. 5 zei^t, die Anflachungen verschwinde., upd die Projektion des Stabes auf eine Normalschnittebene einen Kreis ergibt, werden die Rippen eingeformt. Es ist auch daran gedacht, die Adf lachungen beim Kalibrieren euer au eimern anderen Zeitpunkt vorzunehmen. In der Regel wird jedoch dem Anbringen der Anflachungen in einem gesonderter Arbeitsgang nach dem Vbrverfestigen der Vorzug ge^eber·.

Die Rippen werden ausgebildet durch Rippwalzen 5* deren Anzahl sich nach der Anzahl der Rippen richtet, die gemeinsam einen Umfang bedecken solle.*, also beispielsweise gleich drei ist. Die Rippiialzen weise- eine umlaufende Hut auf, die in Fio· 7 mit 6 bezeichnet ist \xad die die V'alzenfläche bildet, welche den Kerateilen 7 ihre Form verleiht, wie sie in den Figuren 5 und 6 ersichtlich sind. In die Nut 6 sind Ausnehmungen C eingearbeitet, welche die Forn der Rippen 9 bestimmen. Die Aus/iehrr/angren 3, cie i.i Fig. 7 angedeutet sind, in Projektion auf eiaen Herr.:?!-schnitt dor Ualze, die in Fig. 3 in Draufsicht zu sehen sird, i/. F-*g. 9 im Längsschnitt und in Fig. Io im Normalschnitt (^etst bezogen auf die Ausnehmung) sind, wie insbesondere die rig. Io zeigt, mit aus-

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gerundetem Übergang in die Walzenfläche der Nut 6 ausgebildet;. Lediglich der zeichnerischen Darstellung wegen sind in. Fig. für die Ausnehmungen und in Pig. 7 für die Rippen scharfe Konturen gezeichnet, in Wirklichkeit finden sich am Rippenfuß, also in den mit Io in Fig. Io bezeichneten Bereichen, keine scharfen Kanten, sondern sanfte Übergänge, insbesondere von Evolventenform, die ein Zwängen bei Eintritt und Austritt des Materials in die Ausnehmung verhindern. Die unteren Kanten der Ausnehmung, die in Flg. Io mit 11 bezeichnet sind, spielen keine Rolle, sie werden von dem Ma- · terial beim Formvorgang nicht erreicht.

Wie in Fig. Io angedeutet, wird das Material der Rippen der Mitte ihrer Krone zu etwas steigen.

Während die unbearbeiteten Teile der Nut β der Rippwalze 5 die Kerüteile 7 ausbilden, deren Radius Io bis 25, vorzugsweise 15 % größer ist als der Radius der Normalprojektion der Rippen, werden die Rippen von den Ausnehmungen 9 gebildet, wobei durch hinreicheade Geschwindigkeit ein reiner Abwälzvorgang eintritt, der unerwünschte örtliche Verfestigungen und Versprödung des Materials wirksam verhindert und zwar im gesamten Bereich der Rippe, die mit wesentlich größerer Aufstandsfläche als bisher ausgeformt v/erden kann. Die Rippenenden, die in den Figuren 5 und 6 mit 12 bezeichnet sind, laufen dabei stetig aus. In ihrem Bereich wird erstmals ohne jede weitere Nachbearbeitung eine Längsrippenbildung vermieden.

Patentansprüche i

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Claims (1)

1. - 9 Patentansprüche%

   0toit Rippen versehener Betonbewehrungsstab aus warmgewalztem, im Kaltverformungsverfahren vorverfestigten Rundmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß sein Kern (7) im Normalschnitt die Form eines gleichseitigen Bogen-Vielecks, vorzugsweise Bogen-Dreiecks, besitzt, die Rippen (9) j projiziert auf die Normalschnittebene des Stabes, insgesamt außen etwa kreisförmig ausgebildet sind und der Radius der Kemteile (7) etwa Io bis 25* vorzugsweise 15 %% größer ist als der Radius der Normalprojektion der Rippen (9). ·

   2. Betonbewehrungsstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand der Rippen (9) voneiaander etwa βο bis 7o ';$ seines Außendurchmessers (3) beträgt.

   3. Betonbewehrungsstab nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekeraseichnet, daß die größte Fußbreite der Rippen (9) etwa Io bis 25, vorzugsweise 2o %₃ seines Außendurchmessers (3) beträgt.

   4. Betonbewehrungsstab nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen Rippen (9) und Kernteilen (7) vorzugsweise etwa evolventenförmig ausgebildet ist und der Krümmungsradius des Überganges im mittleren Rippenbereich etwa 1/4 bis 1/2 der Rippenhöhe beträgt und zu den Rippenenden hin stetig zunimmt.

   5. Betonbewehrungsstab nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenebenen gegen die Längsachse des Stabes (1) um etwa 45° geneigt sind.

   - Io -

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   - Io -

   5. Betonbewehrungsstab nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (9) miteinander in Flucht angeordnet sind, so daß sie in ihrer Gesamtheit als Gewinde wirken können.

   7. Verfahren zur Herstellung eines mit Rippen versehenen Betonbewehrungsstabes aus warmgewalztem, im Kaltverformungsverfahren vorverfestigtem Rundmaterial, insbesondere nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in das Material Anflachungen (4) eingeformt werden, deren Breite etwa zwiachen Io und J>o, vorzugsweise bei 2o % des Durchmessers (3) des vorverfestigten Rundmaterials liegt, deren Anzahl gleich der Anzahl der am Stabumfang angeordneten Rippen (9), vorzugsweise gleich drei, ist und daß die Rippen (9) derart kalt eingeformt werden, daß ihre beiden Enden in die Anflachungen stetig auslaufen.

   8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet ₃ daß die Anflachungen (4), (4a) und (4b) nach dem durch Ziehen erfolgten Vorverfestigen eingewalzt werden.

   9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anflachungen (4), (4a) und (4b) beim Vorverfestigen durch Ausbildung der Vorverfestigungswerkzeuge eingeformt v/erden.

   Io. Vorrichtung zur Herstellung eines mit Rippen versehenen Betonbewehrungsstabes aus warmgewalztem, im Kaltverformungsverfahren vorverfestigten Rundmaterial, insbesondere nach den Ansprüchen 1 bis 6, sowie nach dem Verfahren der Ansprüche 7 bis 9* unter Verwendung von Rippwalzen (5) entsprechend der Anzahl der einen Umfang des Stabes bedeckenden Rippen, dadurch gekennzeichnet„ daß die in die Rippwalzen (5) zur Formgebung der Rippen (9) eingearbeiteten

   - 11 -

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   Ausnehmungen (8) im Normalschnitt von stetig in die Übrige W- lzenflache übergehenden Kurven, von etwa Evolventenform begrenzt sind und die Ausnehmungen eine wesentlich größere Tiefe besitzen als die Höhe der in ihnen geformten Rippe.

   11. Vorrichtung nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden der Ausnehmungen (8) der Rippwalzen (5) bis zum Ende des Umschließungsbereiches des zu verformenden Stabes durchlaufen und dort in der Walzenfläche enden, so daß die Tiefe der Ausnehmungen den Enden zu stetig bis auf Null abnimmt.

   12. Vorrichtung nach den Ansprüchen Io und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen (Mut 6) der Rippwalzen (5) zwischen den die Rippen (9) formenden Ausnehmungen (8) im Axialschnitt der Walze kreisförmig ausgebildet sind und der Radius dieses Kreises größer ist als der Außenradius des fertigen Stabes.

   Vorrichtung nach den Ansprüchen Io bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Normalprojektion der Ausnehmungen (8) der Rippwalze (5) auf eine die Achse der Rippwalze schneidende Ebene etwa 15 bis jjö, vorzugsweise 2o %_t kleiner ist als der Radius der Flächen der Rippwalze zwischen den Ausnehmungen im Axialschnitt

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