DE3022085A1

DE3022085A1 - Betonbewehrungsstab, insbesondere ankerstab, und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3022085A1
Application number: DE3022085A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Gruber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-06-15
Filing date: 1980-06-12
Publication date: 1981-02-05
Also published as: GB2054695A; ATA425879A; CA1143962A; BR8003693A; JPS563745A; NO801776L

Description

PATENTANWÄLTE

5524

DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG j NACHGEREIOHtI MÜNCHEN

Rudolf G r u b e r Millstatt am See, Österreich

"Betonbev/ehrungsstab, insbesondere Ankerstab, und Verfahren zu seiner Herstellung"

Die Erfindung betrifft einen Betonbev/ehrungsstab, insbesondere Ankerstab, mit schraubenlinienförmig verlaufenden Rippen, die Teilstücke eines Gewindes bilden, auf das ein mit einem entsprechenden Gegengewinde versehener Verankerungskörper aufgeschraubt v/erden kann, sov/ie ein Verfahren zu seiner Herstellung*

Durch die US-PS 1 151 9^7 ist ein Bewehrungsstab bekannt, auf dessen Oberfläche in einem steilen Winkel zur Längsachse des Stabes verlaufende Rippen vorgesehen sind. Diese Rippen sind in Gruppen angeordnet, wobei die Rippen aufeinanderfolgender Gruppen gegeneinander gerichtet sind und teilweise überlappen. Abgesehen von der zu großen Steigung der Rippen kann durch die entgegengesetzte Orientierung derselben auch nicht annähernd der Effekt eines Gewindes erreicht werden. Bei dem Bewehrungsstab nach der DE-PS 10 77 85¹J wurden die zur Haftungsverbesserung im Beton üblichen Profilierungen in Form von Rippen so angeordnet, daß sie auf einer Schraubenlinie lagen und ein

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Teilgewinde bildeten. Dadurch waren zum Anbringen von schraubbaren Verbindungs- und/oder Verankerungskörpern keine spanabhebenden Arbeiten, wie Einschneiden oder spanlos verformende Arbeiten, wie Aufrollen eines Gewindes auf kaltem Wege, an den Stabenden mehr erforderlich.

Bewehrungsstäbe dieser Art wurden in der Weise hergestellt, daß die ein Teilgewinde bildenden Rippen nur auf einer Stabseite lagen, während die gegenüberliegende Stabseite glatt blieb. Die dadurch bedingte einseitige Krafteinleitung hat einen ungünstigen Einfluß auf die Schwingungsfestigkeit des Stabes. Ein weiterer Nachteil dieses BewehrungsStabes liegt darin, daß er wegen der gegenüberliegenden glatten Stabseite nicht als Rippenstahl im normalen Stahlbetonbau eingesetzt werden kann.

Der Bewehrungsstab nach der DE-PS 11 99 ^70 vermeid-et einige dieser Nachteile. Er besitzt auf der den Rippen gegenüberliegenden Stabseite, ebenfalls im Wege eines warmen Walzvorganges gebildete Vertiefungen, zwischen welchen Rippen stehen bleiben, die so angeordnet sind, daß ihre äußere Begrenzung auf der Portsetzung der den Stabkern bildenden Kreiszylinderfläche der anderen Stabseite liegen. Diese Rippen zwischen den Vertiefungen sind in ihrer Lage zu den ein Teilgewinde bildenden Rippen auf der gegenüberliegenden Stabseite so angeordnet, daß sich ein aufgeschraubter Verbindungs- oder Verankerungs-

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NACHGERfiCHT

körper rait seiner Innenfläche an die äußere Begrenzung dieser Rippen anlegt. Eine einwandfreie Verbindung ergibt sich dadurch jedoch nicht. Dieser Stahlstab, der zwar zur Verwendung als einfacher Betonbewehrungsstab geeignet ist, weil er Profilierungen auf beiden Seiten besitzt, ist infolge der einseitigen Krafteinleitung bei der Verwendung von Verankerungsoder Verbindungskörpern nachteilig. Durch seine unsymmetrische Querschnittsfor.m erschwert er auch das zur Verwendung der Stäbe unumgängliche Richten in sog. Richtmaschinen. Außerdem gestaltet sich seine Herstellung schwierig, weil die zu walzenden Oberflächen auf den gegenüberliegenden Stabseiten unterschiedliche Entfernungen von der Stabachse besitzen und unterschiedliche Oberflächengeschwindigkeiten der zur Herstellung benötigten Walzen bedingen. Ein weiteres Problem bei der Herstellung von Betonbewehrungsstäben mit warmgewalzten Rippen, die ein Teilgewinde bilden, besteht in den beim Aufwalzen der Rippen auftretenden Gefügeveränderungen im Stahl, die Festigkeitsunterschiede zur Folge haben. Diese Festigkeitsunterschiede wirken sich vor allem im Bereich der Stellen aus, an denen die einzelne Rippe aus der Staboberfläche emporwächst. An dieser Stelle treten Kerbspannungen auf, die zu einer Verringerung der Schwingungsbreite des Stabes führen.

Diese Kerbspannungen wirken sich dam am stärksten aus, wenn die Rippen senkrecht zur Längsrichtung des Stabes verlaufen,

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wobei ihre haftungsverbessernde Wirkung naturgemäß am größten ist. In diesem Falle ist das Material der Rippen als totes Gewicht zu betrachten, weil ein Querschnitt senkrecht zur Stabachse nicht zwangsläufig eine Rippe schneidet. Wenn die Rippen in Längsrichtung des Stabes verlaufen, treten keine Kerbspannungen auf und das Material der Rippen kann voll dem Qutrschnitt des Stabes hinzugerechnet werden; eine haftungsverbessernde Wirkung tritt dann aber nicht ein, weil keine direkte Abstützung am Beton erfolgt. Aus diesem Grunde ordnet man bei Betonbev/ehrungs stählen die Rippen geneigt zur Stablängsachse an. Diese Neigung beträgt im allgemeinen zwischen HO und 60 . Für die haftungsverbessernde Wirkung kann dann die Querschnittsprojektion der Rippen herangezogen werden, während sich die Kerbspannungen in Grenzen halten.

Wenn die Rippen auf einer Schraubenlinie liegen und ein Gewinde bilden sollen, dann darf die Neigung der Rippen z^r Stablängsachse nicht größer sein, als daß ein auf das Gewinde aufgesehaubter Verankerungskörper mit seinem dem Teilgewinde angepaßten Innengewinde zuverlässig sperrt. Die unter dieser Bedingung mögliche Steigung der Gewinderippen ist dann aber so gering, daß Kerbspannungen nicht vermieden werden können und das Material der Rippen der tragenden Querschnittsfläche nicht hinzugerechnet werden kann. Das hat eine geringere Schwingungsbreite des Stabes und eine schlechtere Ausnutzung des Materials zur Folge. Versuche, die ungünstigen Auswirkun-

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NACHeERSCHTT I

gen der Kerbspannungen auf die Schwingungsbreite durch Aus- ; rundung der Rippenprofile zu verringern ₃ haben nicht zu dem gewünschten Erfolg geführt. Außerdem sind dazu besonders ausgebildete Werkzeuge erforderlich und es müssen, um das geforderte Profil mit Sicherheit einhalten zu können, die Standzelten der Walzen sehr kurz gehalten werden, was einen erhöhten Werkzeugbedarf bedeutet.

Gemäß der AT-PS 295 809 werden die schraubenlinienförmig verlaufenden Rippen auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Stabumfanges In Form eines zweigängigen Gewindes angeordnet. Das zweigängige Gewinde ermöglicht die Herstellung einer steileren Gewindesteigung und damit einen walztechnisch besser herstellbaren Stab. Nachteilig ist das geringe und ungenügende

; Ausmaß der vollen Gewindehöhe in bezug auf den Stabumfang.

: ¥ie aus dem Vergleich der FIg. 2 und 3 der genannten AT-PS _r ' klar ersichtlich ist, hängt die Höhe der Rippe entscheidend ^- vom Winkel zur Längsachse ab. Je flacher der Winkel der aufgewalzten Rippe ist, desto flacher, niedriger und weniger ausgeprägt kann diese gewalzt werden. Dazu kommt der weitere Nachteil, daß die Kraftübertragung auf das Gegengewinde in der Mutter, bedingt durch die in Längsrichtung hintereinanderliegenden, wenig erhabenen, in voller Höhe nur kurzen Gewindesegmente, nur in unzureichendem Maße erfolgt. Infolge der unvermeidbaren Walztoleranzen, die auch im Gegengewinde berücksichtigt werden müssen, verringert sich die schon an und

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für sich geringe₃ ausnützbare Forstsehlußflache der Gewindesegmente noch weiter.

Die gleichen Nachteile der relativ kurzen voll vorhandenen Gewindehöhej bezogen auf den Stabumfang und die ebenfalls nur mit Abstand hintereinanderliegenden Gewindesegmente in Längsachse des Stabes weist auch der Bewehrungsstab der US-PS 4 137 686 auf.

Die Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu vermeiden. Dies wird bei einem Bewehrungsstab bzw. Ankerstab der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß die sich vorzugsweise über mehr als den halben Stabumfang erstreckenden Gewindeteilstücke aufeinanderfolgender Gewindegänge gegeneinander kontinuierlich versetzt angeordnet sind und jede Lücke zwischen den Gewindeteilstücken von einem Gewindeteilstück des folgenden Gewindeganges mindestens teilweise überdeckt ist, so daß die Gewindeteilstücke, die ein selbstsperrendes

Gewinde bilden, bzw. die Lücken schraubenlinienförmig um den j

! Stab verlaufen. Die Herstellung eines solchen Stabes erfolgt I

_: in der Weise, daß ein Sta.brohling mit schräg zur Stablängsi
j achse verlaufenden, gewalzten Rippen, die in einer Richtung orientiert sind und vorzugsweise einen Winkel von H0°-60° zur Stablängsachse einschließen, zur Bildung des selbstsperrenden aus Gewindeteilstücken bestehenden Gewindes einer Torsion unterworfen wi-rd.

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j NAOHGEREICHTJ

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In der ersten Verfahrensstufe wird ein Stabrohling mit Rippen warm gewalzt. Die auf den beiden gegenüberliegenden Seiten befindlichen Rippen sind jedoch nicht wie in bekannter Weise im entgegengesetzten Winkel angeordnet, sondern winden sich schlangenförmig um den Stab. Aufgrund des schrägen Winkels zur Längsachse können die Rippen unter Vermeidung jeglicher Kerbspannung im Stab nicht nur sehr lang, sondern auch relativ hoch und ausgeprägt gewalzt werden. In der zweiten und wesentlichen Verfahrensstufe wird der Rippenstahl in der Richtung, in die die Rippen geneigt sind, verwunden bzw. tordiert. Dabei wird der Winkel der Rippen mit zunehmender Verwindung immer flacher, so daß aus der ursprünglichen schlangenförmigen Anordnung der Rippen nunmehr ein funktionsfähiges, selbstsperrendes Gewinde entsteht. Von Vorteil ist es~_t - daß die schon ursprünglich langen Rippen, durch die bei der Torsion erfolgende Dehnung des Stahls noch langer werden und um mehr als über die Hälfte des Stabumfanges reichen. Dieses nunmehr gebildete Gewinde windet sich zusätzlich schraubenlinienförmig um den Stab. Dadurch ist jedes einzelne Gewindeteilstück im j Uhrzeigersinn (bei Rechtsgewinden) zum nächsten versetzt, so daß jede einzelne Gewinderippenlücke bereits vom nächsten Gewindeteilstück überdeckt wird. Die Gewindesteigung ist je nach Grad der Torsion stufenlos herstellbar. Je nach Lage der Rippen und entsprechender Torsionsrichtung sind Reehts- oder Linksgewinde möglich.

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Ausführungsbeispiele des Erfxndungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt;, die auch das erfindungsgemäße Verfahren erläutern.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines Ankerstabes vor der Torsionsbehar.dl^ng.

Fig. 2 denselben nach der Torsion.

Fig. 3 eine Reihe von möglichen Rippenformen.

Der Stab 1 gemäß Fig. 1 weist Rippen 2 auf, die auf einander gegenüberlxegenden Seiten der Staboberfläche angeordnet sind. Die Rippen 2 schließen einen Winkel von etwa ^5° mit der Stablängsachse ein. Sie wurden im Warmwalzverfahren hergestellt. Die Rippen 2 sind infolge ihrer Schräglage verhältnismäßig lang, umgreifen jedoch aufgrund der zwischen den Rippen bestehenden Lücken 3 weniger als die Hälfte des Stabumfangs. Die Lücken 3 zwischen den Rippen liegen diametral auf dem Stabumfang längs jeweils einer Erzeugenden des den Stab 1 bi?.denden Zylinders. Die Herstellung des Stabes 1 nach Fig. ist mit beliebigen Rippenformen auch mit ausgeprägten Höhen problemlos auf dem Walzwege möglich.

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NAOHQEREICHT

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Der Stab 1 wird sodann verwunden bzv/. tordiert, d.h. der ; Stab wird in sich selbst verdreht, so daß eine Verschiebung der Oberflächenelemente eintritt, und damit verbunden der Stahl verfestigt und gleichzeitig die Statnge gerichtet wird. Als Verfahrensprodukt liegt dann ein Stab 4 gemäß Fig. 2 vor, dessen Rippen nun eng nebeneinanderliegende, flache Gewindeteilstücke 5 bilden. Die Lücken 6 liegen nicht mehr wie bei Fig. 1 längs einer Erzeugenden, sondern sind längs einer Schraubenlinie ab Stab versetzt angeordnet. Die aus den Rippen 2 (Fig. 1) hervorgegangenen Gevindeteilstücke 5 umfassen infolge der Dehnung durch Torsion mehl' als die Hälfte des Stabumfanges. Benachbarte Gewindeteilstücke 5 des nächsten Gewindeganges sind so versetzt, daß die Gewindeteilstücke in der axialen Projektion überlappen und daher eine aufgeschraubte Mutter mit ihrem Gegengewinde über eine große Länge mit dem Stab 4 in Eingriff steht. Erst durch die Torsion ist aus den ursprünglichen schrägen Rippen, die keinerlei Gewindefunktion aufweisen, ein Gewinde entstanden, das selbsthemmend und von ■ ausreichender Festigkeit ist.

In Fig. 3 sind Beispiele für Querschnittsformen von Gewindegängen dargestellt, die sich für die Herstellung von Bewehrungsstäben besonders eignen.

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Claims

• »ti sai «a· * t titta j 9 λ m « · ι ti Ii ·«·■·· ;■ FatentanwSK· Dr.-Ing. R. Döring DIpl.-Phys. Dr. J. Frlok· β München Z Patentansprüche :

1. Betonbewehrungsstab, insbesondere Ankerstab mit schraubenlinienförmig verlaufenden Rippen, die Teilstücke eines Gewindes bilden, auf das ein mit einem entsprechenden Gegengewinde versehener Verankerungskörper aufgeschraubt werden kar.n, dadurch gekennzeichnet, daß die sich vorzugsweise über mehr als den halben Stabumfang erstreckenden Gewindeteilstücke (5) aufeinander folgender Gewindegänge gegeneinander kontinuierlich versetzt angeordnet sind und jede Lücke (6) zwischen den Gewindeteilstücken (5) von einem Gewindeteilstück des folgenden Gewindeganges mindestens teilweise überdeckt ist, so daß die Gewindeteilstücke, die ein selbstsperrendes Gewinde bilden bzw. die Lücken (6) schraubenlinienförmig uin den Stab verlaufen.

2. Verfahren zur Herstellung eines Betonbewehrungsstabes, insbesondere Ankerstabes, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stabrohling mit schräg zur Stablangsachso verlaufenden, gewalzten Rippen, die in einer Richtung orientiert sind und vorzugsweise einen Winkel von 4O°-6O° zur Stablängsachse einschließen, zur Bildung des selbstsperrenden aus Gewindeteilstücken bestehenden Gewindes einer Torsion unterworfen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der

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Stab in Abhängigkeit vom gewünschten Steigungswinkel tordiert wird. ■

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