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Betonstahl
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Betonstahl mit einer Länge zwischen
1,5 cm und 8 cm. Solche Betonstähle werden in großen engen mit Zement oder Beton
vermischt, und nach dem Aushärten des Betons haben sie die Funktion, die Bruchfestigkeit
der Betonbauteile zu erhöhen.
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Um die Verstärkungswirkung der Betonstähle zu erhöhen, ist es bekannt,
sie mit einem möglichst großen Länge-Dicke-Verhältnis zu verwenden; dabei ergibt
sich jedoch insofern eine Einschränkung, als einerseits der Preis pro kg Betonstahl
mit abnehmendem Stahlquerschnitt steigt und andererseits die Mischbarkeit des Betonstahis
mit zunehmendem Länge-Dicke-Verhältnis geringer wird. Aus diesem Grund werden bisher
Betonstähle mit einem Länge-Dicke-Verhältnis eingesetzt, das je nach der Zusammensetzung
und dem Mischverfahren des Betons so weit wie möglich über 70 liegt und bis zu ca.
200 betragen kann.
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Die Verstärkungswirkung kann auch dadurch erhöht werden, daß die Betonstähle
gebogen oder gewellt ausgebildet werden; aber durch die erhöhte Belastung nach dem
ersten Bruch im Beton werden sie wieder geradeyerichtet und tragen somit nach dem
ersten Bruch weniger zur Belastungsfähigkeit des Betons bei.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Betonstahis, dessen
Länge-Dicke-Verhältnis nicht mehr als 70 betragen muß, sondern zwischen 30 und 70
liegt, wobei die Verstärkungswirkung durch andere Mittel als ein großes Länge-Dicke-Verhältnis
derart erzielbar ist, daß der Betonstahl kostengünstig ist und keine Mischprobleme
aufwirft.
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Der Betonstahl nach der Erfindung, mit einer Länge zwischen 1,5 und
8 cm und einem Länge-Dicke-Verhältnis zwischen 30 und 70, ist dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Teil der Betonstahl-Länge eine Anzahl von in Längsrichtung aufeinanderfolgenden
Abschnitten aufweist, die je eine Länge zwischen der ein- und vierfachen Dicke haben,
wobei jeder Abschnitt in bezug auf den jeweils angrenzenden Abschnitt in in derselben
axialen Querschnittsebene verlaufenden Richtungen über eine Entfernung zwischen
der 0,1- und der 0,3fachen Dicke abwechselnd aufeinanderfolgend im wesentlichen
entgegengesetzt zueinander kalt abgetrennt ist derart, daß die Querschnittsform
in der genannten Ebene zwei parallel verlaufende zinnenförmige Linien aufweist,
wobei die Vorsprünge der einen Linie den Vertiefungen der anderen Linie jeweils
gegenüberliegen.
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Um die Verstärkungswirkung von Betonstahl zu erhöhen, ist es normalerweise
erforderlich, für eine gute Verankerung des Betonstahis im Beton zu sorgen. Dies
kann entweder durch eine möglichst große Betonstahl-Beton-Kontaktfläche pro kg Stahl
durch
ein großes Länge-Dicke-Verhältnis oder, wie im vorliegenden Fall, durch Ausbilden
von Unregelmäßigkeiten in der Betonstahloberfläche erzielt werden, so daß sich eine
gute Verankerung des Betonstahls im Beton ergibt.
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Es ist jedoch bei diesen Betonstählen nicht gleichgültig, welche Art
von Oberflächen-Unregelmäßigkeiten gewählt wird.
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Im Gegensatz zu Oberflächen-Unregelmäßigkeiten für starke Betonstähle
ergibt sich für die hier betroffenen dünnen Betonstähle ein besonderes Problem.
Die größte Verstärkungswirkung des Betonstahis wird durch Anbringen von Oberflächen-Unregelmäßigkeiten
in solchem Ausmaß erreicht, daß die Gefahr eines Nachlassens der Verbund- bzw. Verankerungsfestigkeit
gleich der Gefahr eines Nachlassens der Zugfestigkeit ist.
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Solche Oberflächen-Unregelmäßigkeiten dçrfen nicht von der Art sein,
daß sie die Bruchfestigkeit zu stark vermindern, da sonst jede Zunahme der Verstärkungswirkung
wieder verlorengeht.
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen axialen Querschnitt durch den Betonstahl nach der Erfindung;
Fig. 2 den Erhalt einer solchen axialen Querschnittsform durch Ziehen des Betonstahis
zwischen zwei Zahnscheiben; Fig. 3 die Form eines Betonstahis nach der Erfindung
im Querschnitt senkrecht zur Betonstahlachse, verglichen mit der Form eines bekannten
Betonstahls; und Fig. 4 die axiale Querschnittsform eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
des Betonstahis nach der Erfindung.
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Nach Fig. 1 umfaßt der Betonstahl mehrere Abschnitte 1, 2, 3, 4, die
in Axialrichtung entsprechend der Achse 5 des Betonstahis in Längsrichtung aufeinanderfolgen.
3eder Abschnitt hat eine Länge, d. h. eine Abmessung in Richtung der Achse 5, die
gleich der zweifachen Dicke des Abschnitts ist.
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Der Abschnitt 2 ist durch kaltes Abtrennen in bezug auf den Abschnitt
1 in Richtung eines Pfeils 6 verschoben, und der Abschnitt 3 ist in bezug auf den
Abschnitt 2 in Richtung eines Pfeils 7 verschoben. Beide Richtungen 6 und 7 liegen
in der axialen Querschnittsebene der Zeichnung und verlaufen entgegengesetzt zueinander.
Die Verschiebung bzw. Versetzung beträgt ca. das 0,15fach der Dicke d (vgl. die
Figur).
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Ein solches Profil ist leicht dadurch erzielbar, daß der Betonstahl
zwischen zwei Zahnscheiben 8 und 9 (vgl. Fig. 2) gezogen wird. Die Zahnscheiben
nehmen von selbst eine gegenseitige Lage ein, in der ein Minimum an Energie zum
Ziehen des Betonstahis zwischen ihnen erforderlich ist, und zwar ist dies die Stellung,
in der jeweils ein Zahn 10 der Zahnscheibe 8 einem zahnfreien Abschnitt 11 zwischen
zwei Zähnen der Zahnscheibe 9 gegenüberliegt. Wenn dann der Betonstahl zwischen
den Zahnscheiben gezoben wird, wird er weder gebogen noch gequetscht, sondern die
aufeinanderfolgenden Abschnitte werden in bezug aufeinander kalt abgetrennt.
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Fig. 2b zeigt einen Querschnitt der Zahnscheiben entsprechend der
Linie AA von Fig. 2a. Der Zwischenraum zwischen den beiden Zahnscheiben ist auf
jeder Seite ausgefüllt und geschlossen, so daß, wenn der Werkstoff durch den Zahn
10 eingedrückt wird, überschüssiger Werkstoff nicht seitwärts gedrückt, sondern
in den gegenüberliegenden zahnfreien Raum 11 verschoben wird.
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Wenn die Position des Querschnitts CC (in Fig. 1) mit der Position
des Querschnitts BB verglichen wird (vgl. die Voll-bzw. die Strichlinie in Fig.
3a), verbleibt ein schraffierter
gemeinsamer Querschnittsbereich
14, durch den die Zugkraft ununterbrochen über die Länge des Betonstahls verlaufen
kann und der eine ausreichende Zugfestigkeit des Betonstahis garantiert, wenn die
Verschiebung nicht zu groß bzw.
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weniger als das 0,3fache der Dicke ist (in der Zeichnung beträgt die
Verschiebung das 0,15fach der Dicke). Die mondförmigen Teile 15 des Quer schnitts
sorgen für die Verankerung des Betonstahis. Aus diesem Grund darf die Verschiebung
auch wieder nicht zu klein sein und soll mehr als das O,lfache der Dicke betragen.
Bei anderen Betonstahl-Typen, die aus in Längsrichtung fortlaufenden Abschnitten
mit unterschiedlichen Querschnitts-Positionen in bezug aufeinander bestehen und
nicht zur Erfindung gehören (vgl. z. B. Fig.
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3b), ist der gemeinsame Flächenbereich 16 zu klein, so daß zu viel
Zugfestigkeit des Betonstahis verlorengeht, und die seitlich verschobenen Querschnittsabschnitte
17 springen zu scharf vor, so daß die Verankerung im Verhältnis zu dem verschobenen
Materialanteil nicht ausreichend wirksam ist.
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Bevorzugt wird der Betonstahl entsprechend Fig. 4 ausgebildet.
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Der Querschnitt in der Ebene, die die Richtungen umfaßt, in denen
das kalte Abtrennen erfolgt ist, hat die Form von zwei parallel verlaufenden zinnenförmigen
Linien 20 und 21, wobei die Vorsprünge 22 der einen Linie 20 den Vertiefungen 23
der anderen Linie 21 gegenüberliegen und umgekehrt. Diese Vorsprünge 22 haben eine
Breite zwischen dem 0,8- und dem 1,5fachen der Dicke (in der Zeichnung gleich der
Dicke), und die Vertiefungen 23 haben eine Breite zwischen dem 1,5- und dem 3fachen
der Dicke (in der Zeichnung gleich der 2,5fachen Dicke), und die Zinnen werden zum
Ende hin schmaler. Diese Form wird durch eine angepaßte Form der Zahnscheiben nach
Fig. 2 erhalten. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 hat der Betonstahl eine
Länge von 4 cm und eine Dicke von 0,8 mm.