DE2223248A1

DE2223248A1 - Betonbewehrungsstab,Verfahren zur Ermittlung der Groessen des optimalen Rippen-Abstandes und der optimalen Rippenhoehe sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Stabes

Info

Publication number: DE2223248A1
Application number: DE19722223248
Authority: DE
Inventors: Ernst Schuh
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-05-17
Filing date: 1972-05-12
Publication date: 1972-12-07
Also published as: FR2137987B1; LU63170A1; NL171611B; FR2137987A1; CH566464A5; GB1388467A; ES402828A1; NL7206556A; NL171611C; BE783507A

Description

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Patentanwalt

Dipl.-Ing. Wolfgang Hänzel

8000 München 81
Klingsorstr. 3

31. AUG. 1372

Ernst Schuh, Hutweidengasse 43, Wien 19.* Österreich

Betonbewehrungsstab, Verfahren zur Ermittlung der Größen des optimalen Rippen-Abstandes und der optimalen Rippen-Höhe sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Stabes

Die Erfindung betrifft primär einen Betonbewehrungsstab.

Ztar Verbesserung des Verbundes zwischen der Oberfläche solcher Bewehrungsstäbe und dem umhüllenden Beton werden die Bewehrungsstäbe bekanntlich mit an ihrer Oberfläche in mindestens einer Schar quer oder schräg zur Stabachse parallel zueinander in gleichem Abstand verlaufenden kurzen Rippen ausgestattet. Es können auf der Staboberfläche, die mittels einer Walze erzeugt wird, eine oder mehrere Scharen solcher kurzer Rippen angeordnet sein; zumeist sind diese kurzen Schräg« oder Querrippen in mehreren zueinander parallelen Scharen vorgesehen.

Man war bisher bestrebt, den Abstand benachbarter kurzer Rippen möglichst klein und die Höhe der Rippen möglichst groß zu wählen, um einen möglichst großen Wert der Fläche

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der Rippenflanken bezogen auf die Staboberfläche, d.h. der sogenannten relativen Rippenfläche, zu erhalten. Nach der bisher von der Fachwelt vertretenen Auffassung nimmt nämlich der Verbundwiderstand der Stäbe mit zunehmender relativer Rippenfläche zu.

Diesem Bestreben stellen sich jedoch erfolgsbegrenzende Schwierigkeiten in den Weg, die dadurch entstehen, da£Jmit zunehmender relativer Rippenfläche die Kosten für die Abarbeitung der Walzen steigen, die Lebensdauer dieser Walzen sowie die Leistung der Walzwerke verringert wird. Mit zunehmender Höhe der Rippen wird die Füllung der Kaliber und damit die Ausformung der Rippen in der planungsgemäßen Soll-Form erschwert und die Sprödbruchneigung der Stäbe vergrößert, also die für die Weiterverarbeitung wichtige Biege- und Rückbiegefähigkeit verringert.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten durch eine optimale Ausbildung und Anordnung der Schräg- und Querrippen solcher Bewehrungsstäbe zu beseitigen und hierzu den Abstand und die Höhe dieser kurzen Rippen auf die optimalen Bedingungen für die Erzielung des bestmöglichen VerbundwiderStandes abzustimmen, wobei sich Stäbe mit einer für die Weiterverarbeitung ausreichenden Rückbiegefähigkeit ergeben sollen.

Dem wesentlichsten Erfindungsmerkmal zufolge weist bei einem Bewehrungsstab der eingangs bezeichneten Gattung der Abstand der Schräg- bzw. Querrippen jene empirisch ermittelbare Größe auf, die bei gleichbleiben-

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der Rippenhöhe den größten Verbundwiderstand ergibt, und die Rippenhöhe weist jene Größe auf, "bei der die. mit ihrer Vergrößerung erzielbare, empirisch ermittelbare relative Zunahme des Verbund-Widerstandes unterhalb eines bestimmten Grenzwertes, wie etwa 25% bleibt.

Der besseren Verständlichkeit halber wird der Erfindungsgegenstand, sowie ein zur Ermittlung der Größen des optimalen Rippen-Abstandes und der optimalen Rippen-Höhe geeignetes Verfahren nachstehend an Hand zweier, ein Ausführungsbeispiel in Diagrammen erläuternden Figuren näher erörtert. Das Diagramm nach Fig. 1 zeigt beispielsweise die Ermittlung des optimalen Rippenabständes, die Fig. 2 stellt gleichfalls in einem Diagramm die Ermittlung der optimalen Rippen-Höhe dar.

In der Fig. 1 ist der Verbundwiderstand Ύ als Ordinate in Abhängigkeit vom Abstand der kurzen Schrägoder Querrippen für einen konkreten Fall schematisch dargestellt; der Abstand c der kurzen Rippen ist auf der Abszisse des Diagrammes aufgetragen.

Der Verbundwiderstand ⁴V kann empirisch z.B. in einem Auszieh-Versuch ermittelt werden, bei dem die in einem Betonkörper einbetonierten Stäbe nach dem Erhärten des Betons aus diesem herausgezogen werden und die hierfür nötige Kraft gemessen wird.

Der Verbundwiderstand Ύ ist die auf die einbetonier-

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te Oberfläche des Stabes bezogene Zugkraft für eine bestimmte, vorgegebene Gleitung des Stabes im Beton oder für den Bruch des Betonkörpers. Unter sonst gleichen Bedingungen und unabhängig von der Höhe a der kurzen Rippen erreicht der Verbundwiderstand Ί? bei einem bestimmten optimalen Abstand c . der kurzen Rippen einen Größtwert^ „,««.« Für größere Rippenabstände c wer-

III et X

den die bei gleicher Kraft gemessenen Gleitungen zunehmend größer und demnach wird der Verbundwiderstand ⁷V kleiner, weil sich das Verhalten des Stabes zunehmend dem eines rippenlosen Stabes annähert. Wird der Rippenabstand c unter das optimale Maß c ^verringert, dann nimmt der Verbundwiderstand Ύ wieder ab, weil der Scherwiderstand der zwischen jeweils zwei benachbarten Rippen des Stabes gelegenen Beton-Rippen sich mit abnehmender Länge naturgemäß verringert und daher für das Verhalten des Verbundes zwischen Stab und Beton maßgebend wird. Letzten Endes kommt dann der mit zu eng benachbarten Rippen versehene Stab einem rippenlosen Stab mit entsprechend größerem Durchmesser in der Verbundwirkung gleich.

In Fig. 2 ist der Verbundwiderstand Ύ wieder als Ordinate in Abhängigkeit von der Höhe der kurzen Rippen für einen konkreten Fall, nämlich für den gemäß Fig. behandelten Fall, demzufolge c = c , ist, schematisch dargestellt; auf der Abszisse des Diagrammes ist die Rippenhöhe a aufgetragen. Der Verbundwiderstand Ύ nimmt mit zunehmender Rippenhöhe a zu. Die Zunahme des Verbundwiderstandes *t mit zunehmender Höhe der kurzen Rippen ist Jedoch unter ansonsten gleichen Bedingungen im Bereich kleiner Höhen a am größten und wird mit zu-

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nehmender Rippen-Höhen a rasch kleiner.

Der Übergang von starker zu nur geringer Zunahme des Verbundwiderstandes "Ύ wurde als optimaler Wert für die Höhe a_Qr)4- der kurzen Rippen erkannt und er läßt sichnach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Schnittpunkt der an den Anfangs- und End-Ast der Kennwertlinie des Diagrammes Fig. 2 zu legenden Tangenten T^ und Tp ermitteln.

In dem Beispiel gemäß Fig. 2 führt eine Steigerung der Rippenhöhe a von 0 bis zum optimalen Wert a . zu einer Zunahme des Verbundwiderstandes Ύ von χ auf 3x, also um etwa 300%. Eine, weitere Steigerung der Rippenhöhe a z.B. auf das Doppelte (^a _max) äes Wertes a .. bringt hingegen lediglich eine Zunahme des Verbundwiderstandes von 4x auf 5x> also nur um etwa 25%. Gleichzeitig nimmt aber die Häufigkeit von Sprödbrüchen bei einem bis zum Bruch durchgeführten Rückbiegeversuch beträchtlich zu, und zwar um etwa 50%. Außerdem steigen die Kosten der Bearbeitung der Walzen etwa auf das Doppelte, die Lebensdauer dieser Walzen und damit die Leistung des Walzwerkes vermindern sich.

Das Verfahren zur empirischen Ermittlung der Größen des optimalen Rippenabstandes und der optimalen Rippenhöhe eines Betonbewehrungsstabes, wie es aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, wird also dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die verschiedenen Werte des Verbundwiderstandes von mit Rippen verschiedener Abstände c versehenen Stäben bei gleichbleibender Rippenhöhe a ermittelt werden, wie dies Fig. 1 zeigt, daß sodann die verschiede-

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nen Werte des "Verbundwiderstandes "V für mit Rippen verschiedener Höhen a versehenen Stäbe ermittelt werden, deren Rippen in einem den größten Verbundwiderstand erzielenden Abstand c . angeordnet sind, und daß schließlich als Wert der optimalen Rippenhöhe jener Wert a , gewählt wird, bei dem die mit sich vergrößernder Rippenhöhe a erzielbare relative Zunahme des Verbundwiderstandes "*£ unterhalb eines bestimmten Grenzwertes, also z.B. etwa 25%, bleibt, wie dies die Fig. 2 lehrt.

Die an Hand der Fig, 1 und 2 erläuterte Erfindung läßt sich gleichermaßen auf Stäbe mit beliebig· profiliertem Stabkern anwenden. So kann dieser Stabkern im Rahmen der Erfindung beispielsweise runden, vorzugsweise kreisrunden, Querschnitt aufweisen, er kann aber auch polygonal, vorzugsweise mit abgerundeten Ecken profiliert sein oder auch polygonalen Querschnitt mit gewölbten oder geknickten Kanten, und zwar auswärts oder einwärts gewölbten oder geknickten Kanten, z.B. sternförmigen Querschnitt, besitzen.

Außer den Schräg- und Querrippen kann der Stab Lm Rahmen der Erfindung auch mindestens eine längsverlaufende Rippe aufweisen, wobei die Möglichkeit offensteht, daß mindestens eine Kante eines mit polygonalem Querschnitt ausgebildeten Stabkernes zu einer Längsrippe ausgebildet ist.

Die vorzugsweise in Längsrippen einmündenden Schrägbzw. Querrippen können über ihre gesamte Länge gleichbleibende Höhe aufweisen; es ist aber anderseits fallweise zweckmäßig, Schräg- oder Querrippen mit allmählich abnehmender Höhe in die Stabkern-Oberfläche aus-

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laufen zu lassen und als sogenannte Riegel auszubilden.

Die Form der Rippen oder Riegel ist im Rahmen der Erfindung beliebig wählbar, beispielsweise können sie einen gekrümmten, z.B. sichelförmigen oder wellenförmigen, oder auch einen zickzackförmigen Längsverlauf aufweisen.

Richtung und Neigungswinkel von Schrägrippen ist gleichfalls beliebig wählbar. So können die Schrägrippen in allen Scharen gleichsinnig verlaufend angeordnet sein, es können aber auch die Schrägrippen in mindestens einer Schar hinsichtlich Richtung jener mindestens einer anderen Schar entgegengesetzt verlaufen oder anders geneigt sein.

Schließlich erstreckt sich die Erfindung auch noch auf Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Betonbewehrungsstäbe. Einem solchen Verfahren zufolge können die Schräg- oder Querrippen beim Warmwalzen des Stabes aufgewiLzt werden; solche Stäbe können nach dem Warmwalzen einer Kaltverformung (Kaltvergütung) durch Verivinden, Recken, Strecken, Walzen od. dgl. unterzogen werden und nach einer solchen Kaltverformung können sie künstlich gealtert oder angelassen werden, um ihre Sprödigkeit zu verringern und innere Spannungen zu beseitigen. Es ist aber anderseits auch möglich, die Schräg- oder Querrippen auf die vorerst warmgewalzten Stäbe kalt aufzuwalzen. ■ ■

Die Flanken der kurzen Rippen können mehr oder weniger steil, vorzugsweise unter 45° gegen die Stabkernöberflache geneigt verlaufen. Die Kehlen der Rippen, also ~ der Übergang zwischen den Rippenflanken und der Stab-

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kern-Oberflache, ist zweckmäßig auszurunden.

Selbstverständlich steht es frei, die Stäbe irgendwelchen Zwischen- oder Nachbehandlungen zu unterziehen, z.B. einer chemischen oder mechanischen Entzunderung, einem Kalt-Zug durch eine Ziehdüse oder einer Kaltwalzung zu einem prismatischen End-Prof.il, wobei in allen Fällen eine Anlaßbehandlung nachgeschaltet werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1) Betonbewehrungsstab mit an seiner Oberfläche in mindestens einer Schar quer oder schräg zur Stabachse parallel zueinander in gleichem Abstand verlaufenden kurzen Rippen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand dieser Schräg- oder Querrippen jene empirisch ermittelbare Größe (c„«.j-) aufweist, die bei gleichbleibender Rippenhöhe (a) den größten Verbundwiderstand Ύ ergibt, und daß die Rippenhöhe (a) jene Größe (a ^) aufweist, bei der die mit ihrer Vergrößerung erzielbare, empirisch ermittelbare relative Zunahme des Verbundwiderstandes ( Ύ ) unterhalb eines bestimmten Grenzwertes, wie etwa 25%, bleibt (Fig. 1,2).

2) Verfahren zur empirischen Ermittlung der Größen des optimalen Rippen-Abstandes und der optimalen Rippen-Höhe eines Betonbewehrungsstabes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die verschiedenen Werte des Verbundwiderstandes (^t? ) von mit Rippen verschiedener Abstände (e) versehenen Stäben bei gleichbleibender Rippenhöhe (a) ermittelt werden (Fig. 1), daß. sodann die verschiedenen Werte des Verbundwiderstandes ( "t? ) für mit Rippen verschiedener Höhe (a) versehenen Stäbe ermittelt werden» deren Rippen in einem den größten Verbundwiderstand C^ma_x) erzielenden Abstand (c ..) angeordnet sind, und daß schließlich als Wert der optimalen Rippenhöhe jener Wert (a ^) gewählt wird, bei dem die mit sich vergrößernder Rippenhöhe (a) erzielbare relative Zunahme des Verbundwiderstandes ( ¹X ) unterhalb eines bestimmten Grenzwertes, z.B* etxua 25% bleibt (Fig. 2).

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3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Wert (a ^) d·©^ optimalen Rippenhöhe durch den Schnittpunkt zweier im Diagramm (I¹Ig. 2) des sich in Abhängigkeit von verschiedenen Rippenhöhen (a) ändernden Verbundwiderstandes ( ¹^t ) an den Anfangs- bzw. End-Ast der Kennwert-Linie angelegten Tangenten (T^, Ip) ermittelt wird.

4) Betonbewehrungsstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabkern runden, vorzugsweise kreisrunden, Querschnitt aufweist.

5) Betonbewehrungsstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabkern polygonalen, vorzugsweise mit abgerundeten Ecken ausgebildeten, Querschnitt aufweist.

6) Betonbewehrungsstab nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabkern polygonalen Querschnitt mit gewölbten oder geknickten Kanten, ζ,Β, sternförmigen Querschnitt, aufweist.

7) Betonbewehrungsstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er außer den Schräg- oder Querrippen mindestens eine längsverlaufende Rippe aufweist.

8) Betonbewehrungsstab nach den Ansprüchen 5 oder 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kante eines mit polygonalem Querschnitt ausgebildeten Stabkernes zu einer Längsrippe ausgebildet ist.

9) Betonbewehrungsstab nach Anspruch 1 oder einem der

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Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß di® vorzugsweise in Längsrippen einmündenden Schräg- bzw_o Querrippen über ihre gesamte Länge gleichbleibende Höhe aufweisen.

10) Betonbewehrungsstab nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche. 4· bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schräg- oder Querrippen mit allmählich abnehmender Höhe in die Stabkern-Oberfläche auslaufen,

11) Betonbewehrungsstab nach einem der Ansprüche 1 und 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schräg- oder Querrippen einen gekrümmten, ζ*B. sieheiförmigen oder wellenförmigen, Längsverlauf aufweisen*

12) Betonbewehrungsstab nach einem der Ansprüche 1 und 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägrippen in allen Scharen gleichsinnig verlaufend angeordnet sind,

13) Betonbewehrungsstab nach einem der Ansprüche 1 und 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägrippen in mindestens einer Schar anders, z.B. entgegengesetzt gerichtet sind als in einer anderen Schar.

14) Verfahren zur Herstellung von Betonbewehrungsstäben nach einem der Ansprüche 1 und 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schräg- oder Querrippen beim Warmwalzen des Stabes aufgewalzt werden.

15) "Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe nach dem Warmwalzen einer Kaltverformung, z.B. durch Verwinden, Recken, Strecken, Walzen

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od. dgl. unterzogen werden.

16) Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe nach der Kaltverformung künstlich gealtert oder angelassen werden.

17) Verfahren zur Herstellung von Betonbewehrungsstäben nach einem der Ansprüche 1 und 4- bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schräg- oder Querrippen auf die vorerst warmgewalzten Stäbe kalt aufgewalzt werden.

18) "Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß eine chemische oder mechanische Entzunderung sowie ein Kaltzug durch eine Ziehdüse oder eine Kaltwalzung zwischengeschaltet und gegebenenfalls eine Anlaßbehandlung nachgeschaltet wird.

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