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"Betonbewehrungsstab" Die Erfindung betrifft einen ilt Rippen versehenen
Betonbewehrungsstab, der vorzugsweise zum Herstellen von Betonstahlmatten verwendet
wird.
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Die immer höheren Anforderungen der Bauwirtschaft an die Festigkeit
des Stahlbetons bringen es mit sich, daß inner wieder Versuche gemacht werden, den
Verbund des Betonstahls mit dem Beton zu verbessern. Ein verbesserter Verbund läßt
sich aber nur durch eine entsprechende Oberflächengestaltung des Betonstahls erreihohen.
Die bekannten Betonrippenstähle besitzen deshalb auf dem Umfang verteilte, winklig
zur Stabachse verlaufende Rippen, die durch Warm- oder Kaltwalzen hergestellt werden.
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Bei den Stäben, die lum Herstellen von geschweißten Betonstahlmatten
verwendet werden, ist ein Aufbringen der Rippen im warmen Zustand nicht möglich,
weil als Vormaterial ein Walzdraht verwendet wird, der zum Zwecke der Kaltverfestigung
gezogen wird, so daß etwaige Profilierungen dabei wieder verschwinden würden.
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Das Profilieren kann mithin erst nach der Kaltverformung oder zusammen
mit der Kaltverformung erfolgen.
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Ein Wiedererwärmen nach der Kaltverformung zum Zwecke einfacherer
Profilierung würde dann aber die Ealtverfestigung wieder rückgängig machen. Da für
diese Stähle die von den warmgewalzten Rippenstählen bekannten Rippenformen übernommen
wurden, haften ihnen erhebliche Nachteile an.
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Die kaltverformten Betonbewehrungsstäbe besitzen drei im Winkel von
etwa 1200 zueinander angeordnete Anflachungen, zwischen denen Je eine Reihe sichelförmiger
Schrägrippen angeordnet ist, deren Anfänge aus den Anflachungen stetig ansteigen
und deren Enden in die Anflachungen stetig auslaufen. Die Rippen verlaufen um 450
bis 600 geneigt zur Stabachse und sind gleichmäßig über die Stablänge verteilt,
wobei eine Rippenreihe gegenläufig ist, so daß Je eine Rippe dieser Rippenreihe
mit einer Rippe der benachbarten Rippenreihe ein "V" bildet. Dadurch wird eine möglicherweise
entstehende Schraubwirkung, die unter Zugbeanspruchung ein Herausdrehen des Stabes
verursachen könnte, vermieden. Ein Nachteil ergibt sich daraus, daß die Einzelrippen,
die an ihrem Anfang und Ende sehr flach auslaufen, im Beton die Gefahr einer Treibwirkung
mit sich bringen, weil flach ansteigende Erhöhungen wie ein Keil im Beton wirken.
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Beim Herstellen dieser bekannten Stäbe erhält der sunächst kreisrunde
Querschnitt des Walzdrahtes drei Anflachungen, so daß sich sein Querschnitt einem
Dreieck mit runden Ecken nähert. Auf die dadurch entstandenen
drei
Erhöhungen wird ein Rippwalsentrio angesetzt, dessen Walsen den aufzubringenden
Rippen entsprechende Ausnehmungen besitzen. Nit hohem Druck werden dann die Rippwalsen
angestellt, damit sich das Grundmaterial in die Ausnehmungen hineindrückt und so
die Rippen auf den Stab gebracht werden.
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Um die bei diesen Betonstäben vorgeschriebene bezogene Rippenfläche
zu erreichen, muß das Rippen des Stabes unter hohem Walzendruck erfolgen. Infolge
der hohen Walzendrücke erfährt das Stabmaterial Jedoch eine unerwünscht starke Versprödung,
außerdem entstehen an den scharfen Querschnittsübergängen des Stabes vom Stabkern
zu den Rippen Gefügeveränderungen und beträchtliche Kerbspannungen, die sich zudem
noch an den Stellen addieren, wo die Rippen ein "V" bilden. An diesen Stellen neigt
das Stabmaterial zum Sprödbruch. Außerdem besitzen diese Stäbe den Nachteil, daß
sie, insbesondere weil zwei Rippenreihen gegen eine Rippenreihe gerichtet sind,
einen unsymmetrischen Aufbau besitzen, woraus aufgrund ungleicbmäßiger Laætverteilung
eine geringere statische und dynamische Festigkeit resultiert Neben den Nachteilen
der starken Versprödung, des unsymmetrischen Aufbaus und des ungünstigen Gefüges
im Bereich der Rippen ergibt sich aufgrund der hohen Walzdrücke auch noch ein hoher
Werkzeugverschleiß. Die hohen Walzdrücke erfordern zudem verhältnismäßig teure Rippgeräte,
so daß sich hohe Werkzeugkosten ergeben, zumal die Rippwalzen schnell verschleißen
und deren Hartmetalleinsätze leicht ausbrechen.
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Die vorerwähnten Nachteile verleihen dem Stab schlechte Eigenschaften,
insbesondere bei dynamischer Belastung,
so daß bereits kleine Veränderungen
an der Staboberfläche, z.B. eingedrückte Walzzeichen, zu vorzeitigem Bruch führen
können. Die Einzelrippen, wie sie von den warmprofilierten Stäben übernommen wurden,
besitzen weiterhin den Nachteil, daß sie beim Richten einen starken Abrieb erfahren.
Für die warmprofilierten Stäbe ist dies von geringerer Bedeutung, weil diese im
allgemeinen als gerade Stäbe anfallen und deshalb eines Richtens nicht bedUrfen;
andererseits handelt es sich um stärkere Querschnitte, die naturgemäß stärkere und
damit widerstands fähigere Rippen besitzen. Für die Mattenherstellung wird der Draht
Jedoch beim Ziehen und Profilieren auf Trommeln aufgewickelt und schließlich durch
Richtmaschinen geführt, in denen sich ein Richtflügel mit großer Geschwindigkeit
um den zunächst noch deformierten Stab dreht, so daß die aus dem Kern des Drahtes
herausragenden Erhöhungen dem Abrieb besonders ausgesetzt sind.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, einen
Bewehrungsstab zu schaffen, der die Nachteile bekannter Betonbewehrungsstäbe nicht
aufweist und Je nach Verwendungszweck sowohl durch Warmwalzen als auch durch Kaltwalzen
hergestellt werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Betonbewehrungsstab
vorgeschlagen, der auf dem Stabumfang angeordnete, in axialer Richtung des Stabes
verlaufende, mäanderförmige, beispielsweise sinusformige Rippen besitzt. Der erfindungsgemahe
Bewehrungsstab weist im Gegensatz zu der großen Rippenzahl bekannter Stäbe nur wenige
kontinuierliche Rippen auf. Dadurch erhält der Stab einen über seine ganze Länge
gleichbleibenden Querschnitt, so daß sich eine gleichmäßige Iastverteilung im Stab
ergibt. Schließlich ist bei dem erfindungsgemäßen
Betonbewehrungsstab
der zwischen der inneren und äußeren Umfangsfläche des Stabes befindliche Beton
von den hervorstehenden Rippen weitestgehend umfaßt, so daß ein nahezu idealer Verankerungseffekt
erzielt wird.
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Die bekannten Stäbe besitzen aufgrund der vielen Einzeirippen eine
große Anzahl von Rippenanfangs- und Endpunkten, die schwache Stellen des Stabes
darstellen und außerdem wegen ihrer Keilform eine Treibwirkung im Beton hervorrufen,
die noch durch die vorgeschriebenen flachen Anstiege der Rippen verstärkt wird.
Die Rippen des erfindungsgemäßen Stabes besitzen dagegen wegen ihres kontinuierlichen
Verlaufs, vom Anfang und Ende des Stabes abgesehen, keine Rippenanfänge und -enden,
so daß bei ihnen weder schwache Stellen noch eine Treibwirkung im Beton auftreten.
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Eine vorteilhafte Ausführung besteht erfindungsgemäß darin, daß der
Betonbewehrungestab parallel zueinander verlaufende Rippen aufweist. Nach einer
weiteren Variante besitzt der erfindungsgemäße Betonbewehrungsstab vier in gleichen
Abständen auf dem Stabumfang angeordnete etwa sinusförmige Rippen.
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Der über die ganze Länge symmetrische bzw. gleichbleibende Querschnitt
befähigt den Stab, größere statische und dynamische Belastungen als die herkömmlichen
Stäbe aufzunehmen. Beim Herstellen weist der erfindungsgemäße Bewehrungsstab ebenfalls
erhebliche Vorteile auf; denn wegen des kontinuierlichen Verlaufs der Rippen können
diese stetig aus dem Kerniaterial herausgewalzt werden.
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Das erlaubt, insbesondere bei größeren Stabdurchmessern und dementsprechend
höheren Rippen, ein mehrstufiges Walsen unter jeweils geringem Druck, so daß durch
die geringe, stufenweise Verformung bis zum Endzustand eine schädliche Kaltversprödung
des Stabs vermieden wird. Durch das mehrstufige Verformen ist es außerdem möglich,
dem Übergang vom Kern zu den Rippen einen verhältnismäßig flachen Verlauf zu geben,
so daß die dort bevorzugt auftretenden Kerbspannungen weitgehend gemildert werden.
So kann aufgrund der einfachen Verformung die Flankenneigung der Rippen steiler
als bisher gehalten werden, wodurch der Verankerungseffekt höher und die Treibwirkung
weiter vermindert wird.
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Eine weitere Ausftihrung des erfindungsgemäßen Betonbewehrungsstabes
besteht darin, daß je zwei benachbarte Rippen gegeneinander um eine halbe Ganghöhe
versetzt verlaufen.
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Die erfindungsgemäße Rippung ergibt einen symmetrischen Stab. Auch
die bisher bekannten Stäbe könnten theoretisch mit größerer Symmetrie ausgeführt
werden; sie müßten dann aber beispielsweise vier Rippenrsihen besitzen. Dies ist
in der Praxis aber nur schwer zu verwirklichen, da dann vier Walzen am Stabumfang
angreifen müßten, wodurch das Walzen, insbesondere das Kaltwalzen noch mehr erschwert
werden würde, als es ohnehin schon ist. Zudem wäre die Staboberfläche zu klein,
um vier Rippenreihen entsprechend den bisherigen Zulassungsbe stimmungen unterzubringen,
da nämlich aufgrund der Vorschriften für die Abstände der einzelnen Rippen untereinander
und den zügiges Anlauf der Rippen bei vier Rippenreihen wesentlich weniger Platz
für die bezogene
Rippenfläche" verbleiben würde, was nur durch eine
erheblich vergrößerte Rippenhöhe kompensiert werden könnte.
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Dies würde aber wiederum wesentlich höhere Walzverformungen erfordern
und damit beim Kaltwalzen eine noch stärkere Versprödung hervorrufen. Außerdem würden
die üblichen Richtmaschinen solche überhöhten Rippen mindestens teilweise wieder
abreiben. Da die umhüllende Mantelfläche des erfindungsgemäßen gerippten Stabes
kreisrund ist und keine vorstehenden Einzelrippen vorhanden sind, entsteht beim
Richten des Stabes und beim sonstigen Verarbeiten nur ein geringer Abrieb, worin
ein weiterer Vorzug gegenüber den bekannten Stählen liegt.
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Die Erfindung sei nun anhand von AusfUhrungsbeispielen und unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Aufsicht
auf einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Betonbewehrungsstabes, Fig. 2 einen
Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine Abwicklung der thafangsfläche
des Betonbewehrungsstabes gemäß Fig. 1, Fig. 4 eine Abwicklung der Umfangsfläche
eines Betonbewehrungsstabes mit um eine halbe Ganghohe gegeneinander versetzten
Rippen.
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Der erfindungsgemäße Betonbewehrungsstab 1 besitst einen kreisförmigen
Kern 2, auf dem in Abständen voneinander die Rippen 3 am Kernumfang angeordnet sind.
Die Rippen 3 verlaufen mäanderförmig in axialer Richtung
des Stabes.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Rippen 3 so zueinander angeordnet, daß ihre
Steigung in jedem.
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einzelnen Punkt ihres Verlaufs nach Betrag und Richtung untereinander
gleich sind. Die Rippen 3 haben vorzugsweise einen trapezförmigen Querschnitt 4,
wobei die Seitenflanken 5 einen Neigungswinkel von vorzugsweise über 450 gegen die
Kernumfangsfläche besitzen.
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Eine bevorzugte Ausführung der Rippung besteht darin, daß vier Rippen
3, 4 in gleichen Abständen voneinander auf dem Kernumfang angeordnet sind, so daß
die Querschnittsfläche an Jeder Stelle des Stabes gleich und in sich symmetrisch
ist. Eine weitere vorteilhafte Anordnung der Rippung besteht darin, daß je zwei
benachbarte Rippen 4 um eine halbe Ganghöhe gegeneinander versetzt sind und eine
halbe Ganghöhe dem Naximalabstand zweier mäanderförmiger Rippen entspricht (Fig.
4).
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Die erfindungsgemäße Rippung ermöglicht es, daß bei gleicher Rippenhöhe
wie bei bekannten gerippten Betonbewehrungsstäben eine größere bezogene Rippenfläche
bei gleichzeitig weitaus geringerer Walzbeanspruchung des Materials erzielt wird,
wodurch eine stärkere Verankerung des Stabes und damit auch einerBaustahlmatte im
Beton bewirkt wird. Weiterhin sind bei gleicher bezogener Rippenfläche geringere
Rippenhöhen möglich, so daß aufgrund der dadurch noch stärker reduzierbaren WalzdrUcke
ein Betonbewehrungsatab gefertigt werden kann, der frei von Versprödungen und Kerbspannungen
ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Stabes liegt darin,
daß aufgrund der geringeren
WalzdrUcke einfachere Walzvorrichtungen
verwendet werden können, die insbesondere einem wesentlich geringeren Werkzeugverschleiß
unterliegen, so daß sich für die Fertigung eine wesentliche Kostensenkung ergibt.
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Eine andere Möglichkeit der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Betonbewehrungastabes
besteht darin, daß mehrere längere Einzelrippen mäanderförmig hintereinanderliegen.
Ein derartig geformter Betonbewehrungsstab besitzt zwar nicht alle Vorteile des
mit kontinuierlichen Rippen versehenen Stabes, er stellt aber eine alternative Lösung
su den bekannten Betonstählen dar, wobei er mindestens gleich gute, wenn nicht bessere
Eigenschaften als diese besitzt.