DE4211892A1

DE4211892A1 - Threaded component for joining steel bars - is composed of hot-rolled surface-treated steel bar to give outer zone stronger than core containing axial tapped bore for threaded bar ends

Info

Publication number: DE4211892A1
Application number: DE19924211892
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Dyckerhoff and Widmann AG
Current assignee: Walter Bau AG
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 1993-10-14

Abstract

The component comprises a section (3) of hot-rolled steel bar, surface-treated to give an outer zone (11) stronger than the core (8). The latter contains an axial tapped bore in which the screwed ends of the bars (1,1') engage. The thread in the component can be so profiled (9) as to give a load-transfer area (10) at the join between the core and the outer zone. There can be spiral ribs on the outside of roughly the same pitch as the threads on the bar ends. USE/ADVANTAGE - In particular for use for concrete reinforcement or pre-stressing steel bars whose ends are threaded. Compact, light in weight, and reduces wear on tools forming tapped bore.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schraubteil zur Verankerung oder Verbindung von Stahlstäben, wie Bewehrungsstäben, Spannstäben oder dergleichen, die zumindest an den Enden mit Gewinden versehen sind sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Gewindemuffe.The invention relates to a screw part for anchoring or Connection of steel bars, such as reinforcement bars, Tension rods or the like, at least at the ends with Threads are provided as well as a method for manufacturing such a threaded sleeve.

Zur Bewehrung von Bauteilen aus Beton werden Betonrippenstähle verwendet, das sind warm- oder kaltgewalzte Stahlstäbe oder -drähte bestimmter, durch Normen festgelegter Festigkeitseigenschaften, die am Ende des Walzvorganges an ihrer Oberfläche mit einander gegenüberliegenden Reihen von sichelförmigen, schräg verlaufenden Rippen versehen wurden. Diese Rippen dienen der Verbesserung der Verbundeigenschaften dieser Bewehrungsstäbe bei Einbettung in einen Betonkörper, z. B. der Verkürzung der Verankerungslänge.For reinforcing concrete components Reinforced ribs are used, which are warm or cold-rolled steel rods or wires certain, by Standards of strength properties that end of the rolling process on their surface with each other opposite rows of crescent-shaped, oblique extending ribs were provided. These ribs serve the Improvement of the composite properties of these reinforcing bars when embedded in a concrete body, e.g. B. shortening the Anchorage length.

Neben solchen Betonrippenstählen gibt es auch Bewehrungsstäbe, bei denen die Rippen auf einer Schraubenlinie liegen und Teile eines Gewindes bilden, auf das ein mit einem entsprechenden Innengewinde versehener Verankerungs- oder Verbindungskörper aufgeschraubt werden kann (DE-C 17 84 630). Ein in dieser Weise ausgebildeter Bewehrungsstab kann sowohl in Betonstahl-, als auch in Spannstahlqualität hergestellt werden. In beiden Verwendungsarten hat er den Vorteil, daß er hinsichtlich der Verbundeigenschaften den bekannten Betonrippenstählen gleichwertig ist, daß er aber wegen des zumindest als Teilgewinde vorgesehenen Grobgewindes durch Aufschrauben von entsprechend ausgebildeten Verankerungskörpern punktuell verankert bzw. von Verbindungskörpern, wie z. B. Muffen, auch zug- und druckfest gestoßen werden kann.In addition to such reinforcing ribs, there are also Reinforcing bars where the ribs are on one Helix and form parts of a thread the one with a corresponding internal thread Anchoring or connecting body can be screwed on can (DE-C 17 84 630). A trained in this way Reinforcing bar can be used in rebar as well as in Prestressing steel quality can be produced. In both He has the advantage that he uses the Compound properties of the well-known concrete ribs is equivalent, but because of the at least as Partial thread provided coarse thread by screwing on appropriately trained anchor bodies selectively anchored or by connecting bodies, such as. B. sleeves, too can be pushed and pull-resistant.

Zur Verankerung oder Verbindung von Stahlstäben ist es natürlich auch bekannt, auf die Enden von glatten Stahlstäben bzw. nach Abschälen der die Rippen bildenden Profilierungen von Betonrippenstählen Gewinde aufzuschneiden oder aufzurollen, um solche Stäbe durch aufgeschraubte Verankerungskörper, wie Muttern, verankern bzw. durch Aufschrauben von Verbindungskörpern, wie Muffen, stoßen zu können.It is for anchoring or connecting steel bars of course also known on the ends of smooth Steel bars or after peeling off the ribs forming Profiles of reinforcing ribs to cut threads or roll up to screw such rods through Anchoring bodies, such as nuts, anchor or by Screwing on connecting bodies, such as sleeves, occurs can.

Gewindemuffen, wie sie zur Stoßverbindung solcher Stahlstäbe verwendet werden, haben bei kreisrundem oder polygonalem, insbesondere sechseckigem Querschnitt eine glatte Oberfläche. Sie bestehen üblicherweise aus Baustahl, z. B. St 60-2 (DIN 17100) und werden in der Weise hergestellt, daß in einen Abschnitt eines Stabes mit entsprechendem Außendurchmesser zunächst eine axiale Bohrung eingebracht und diese dann zu einer Gewindebohrung erweitert wird.Threaded sockets, such as those used for the butt joint of such steel rods are used with circular or polygonal, especially hexagonal cross section a smooth Surface. They usually consist of mild steel, e.g. B. St 60-2 (DIN 17100) and are manufactured in such a way that into a section of a rod with the corresponding Outside diameter first introduced an axial bore and this is then expanded to a threaded hole.

Die Größe, insbesondere der Durchmesser und die Länge von Gewindemuffen richtet sich nach der Festigkeit der zu verbindenden Stahlstäbe, also nach der durch diese maximal aufnehmbaren Kraft. Da das für solche Gewindemuffen verwendete Material, schon aus Gründen der Bohrbarkeit, oft eine geringere Festigkeit aufweist als die durch eine solche Muffe zu stoßenden Stahlstäbe, müssen die Muffen einen entsprechend größeren Durchmesser bzw. bei Bewehrungsstäben mit warmgewalzten Gewinderippen und entsprechend großer Steigung eine entsprechend große Länge aufweisen.The size, especially the diameter and length of Threaded sockets depend on the strength of the connecting steel rods, that is, by the maximum through them absorbable force. Because that for such threaded sockets material used, often for reasons of drillability has a lower strength than that of such Sleeve to butt steel rods, the sleeves must be one correspondingly larger diameter or for reinforcement bars with hot-rolled thread ribs and correspondingly large Slope have a correspondingly large length.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Erfüllung der Tragfähigkeitsvorgaben, vor allem Schlupf und Dauerschwingverhalten, und der Schweißeignung eine Verminderung der Stückgewichte der Verankerungs- und Verbindungsmittel durch Verringerung von Länge und/oder Querschnitt und eine Minimierung des Verschleißes bei den für die Einbringung der Kernbohrung erforderlichen kostenaufwendigen Bohrwerkzeugen zu erreichen.Against this background, the object of the invention on the basis, in compliance with the load-bearing requirements, before all slip and fatigue behavior, and the Weldability a reduction in the piece weights of the Anchoring and connecting means by reducing Length and / or cross section and a minimization of the Wear and tear for the insertion of the core hole required expensive drilling tools to reach.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Schraubteil mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Schraubteils ist Gegenstand des Patentanspruchs 6.According to the invention, this object is achieved by a screw part with the in the characterizing part of claim 1 specified features solved. A manufacturing process such a screw part is the subject of Claim 6.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments result from the Subclaims.

Die Erfindung baut auf der Überlegung auf, daß Gewindemuffen der eingangs beschriebenen Art grundsätzlich in der Weise hergestellt werden, daß in entsprechend lange Abschnitte von Rundstahlstäben zunächst eine axiale Bohrung eingebracht und diese dann zu einer Gewindebohrung erweitert wird. Gemäß der Erfindung kann nun durch eine entsprechend gesteuerte Oberflächenvergütung des Ausgangsmateriales auf einfache Weise in der den Tragfähigkeitsbereich einer Muffe bildenden Randzone eines Stababschnitts eine Festigkeitssteigerung gegenüber dem Ausgangsmaterial um etwa ein Drittel und dazu im inneren Kernbereich eine Verminderung der Festigkeit um etwa 10 bis 15% erreicht werden. Durch den vergleichsweise weichen Kernbereich gelingt so eine Verlängerung der Standzeiten der zum Einbringen der Axialbohrung verwendeten Bohrwerkzeuge. Durch die höhere Festigkeit der Randzone sind die Widerstandskräfte der hochfesten Schale gegen ein Aufweiten der Muffe größer als bei den zur Zeit zugelassenen Werkstoffen; dadurch wird die Tragfähigkeit der Muffe verbessert, daß ihr Durchmesser und/oder ihre Länge verringert werden können.The invention is based on the consideration that threaded sleeves of the type described in the introduction in principle be produced that in correspondingly long sections of Round steel rods first introduced and an axial bore this is then expanded to a threaded hole. According to the Invention can now be controlled by a corresponding Surface coating of the starting material on simple Way in the load bearing area of a sleeve Edge zone of a rod section an increase in strength compared to the starting material by about a third and more a reduction in strength in the inner core area about 10 to 15% can be achieved. By comparative soft core area is thus an extension of the Service life of the used to make the axial bore Drilling tools. Due to the higher strength of the edge zone the resistance of the high-strength shell to one Expansion of the sleeve larger than that of the currently approved Materials; this increases the load-bearing capacity of the sleeve improves that its diameter and / or its length can be reduced.

Da die Gewindeprofilierung in den Übergangsbereich zwischen dem Kernbereich und der Randzone eingebracht wird, herrscht dort eine Materialfestigkeit, die derjenigen des Ausgangsmateriales in etwa entspricht, so daß nach wie vor die Möglichkeit besteht, daß sich das Innengewinde der Muffe dem Außengewinde des Stahlstabes durch elastoplastisches Verhalten anpassen kann.Since the thread profiling in the transition area between the core area and the peripheral zone is introduced there a material strength that that of the Starting material roughly corresponds, so that still there is a possibility that the internal thread of the sleeve the external thread of the steel rod through elastoplastic Can adjust behavior.

Nach der Erfindung ist es auch möglich, für die Herstellung von Muttern oder Muffen Abschnitte aus dem gleichen Material wie dem der zu verankernden oder zu verbindenden Stahlstäbe zu verwenden, also Material gleicher Festigkeit und Duktilität wie das zu verankernde oder zu stoßende Material. Dies hat vor allem Vorteile hinsichtlich der Eignung der Bewehrung für tiefe Temperaturen, wie sie z. B. bei Tanks zur Lagerung von Flüssiggas gefordert werden. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt aber auch darin, daß für die Herstellung der Gewindemuffen und Muttern Abfallstücke verwendet werden können, die sonst verschrottet werden müßten.According to the invention it is also possible for the manufacture of nuts or sleeves sections of the same material like that of the steel rods to be anchored or connected to use, ie material of the same strength and Ductility like the material to be anchored or pushed. This has advantages in terms of the suitability of the Reinforcement for low temperatures, such as z. B. for tanks Storage of liquid gas may be required. An essential one Another advantage of the invention is that for Manufacture of threaded sockets and nuts waste pieces can be used that would otherwise be scrapped ought to.

Die Oberflächenvergütung kann im Grunde nach jedem bekannten Verfahren durchgeführt werden. Im Hinblick auf die Herstellung der Muffen oder Muttern durch Aufbohren ergibt sich aber ein weiterer gewichtiger Vorteil bei Verwendung von Stabmaterial, das nach dem an sich bekannten "Tempcore"-Verfahren hergestellt wurde.The surface finish can basically be done according to any known Procedures are carried out. In terms of Manufacture of the sleeves or nuts results from drilling but another important advantage when using of rod material, which according to the known "Tempcore" process was established.

Zur Erhöhung der Festigkeit und Verbesserung der Verformbarkeit von warmgewalzten Betonstählen ist es bekannt, die Stäbe aus der Walzhitze an der Austrittsseite des Fertiggerüstes einer Walzenstraße mittels Wasser einer Oberflächenabschreckung derart zu unterziehen, daß in dem Stab unmittelbar nach der Abschreckung eine Randzone aus Martensit oder Bainit vorliegt, während der im Stabkern verbliebene Wärmeinhalt während des nachfolgenden Abkühlens ein Anlassen der Randzone nicht über die Bainitstufe bewirkt (DE-B 23 53 034). Diesem bekannten Verfahren liegt der Gedanke zugrunde, ohne Erhöhung der Gehalte an Kohlenstoff oder Mangan, welche der Forderung einer guten Schweißbarkeit zuwiderlaufen würde, die Festigkeit zu erhöhen und die Verformbarkeit zu verbessern. Eine typische Analyse eines derart wärmebehandelten Betonstahles weist 0,17 bis 0,22% C, 0,05 bis 0,30% Si sowie 0,70 bis 1,10% Mn auf.To increase strength and improve the It is deformability of hot-rolled reinforcing steel known, the rods from the rolling heat on the exit side of the finishing stand of a roller mill using water To undergo surface quenching such that in the Bar an edge immediately after deterrence Martensite or bainite is present while in the rod core remaining heat content during the subsequent cooling tempering the edge zone does not result in the bainite stage (DE-B 23 53 034). This known method is the Thought based, without increasing the carbon content or manganese, which requires good weldability would run counter to increase the strength and the Improve ductility. A typical analysis of a such heat-treated reinforcing steel has 0.17 to 0.22% C, 0.05 to 0.30% Si and 0.70 to 1.10% Mn.

Derart wärmebehandelte Stäbe eignen sich in besonderer Weise zum Aufbohren. Sie haben nämlich einen vergleichsweise weichen Kernbereich, der hinsichtlich der zum Einbringen der Axialbohrung verwendeten Bohrwerkzeuge größere Standzeiten ermöglicht, außen aber eine vergleichsweise harte Schale, die hinsichtlich der Tragfähigkeit der Muffe besonders gute Ergebnisse zeitigt.Rods heat-treated in this way are particularly suitable for drilling. You have a comparative one soft core area, which with regard to the introduction of the Axial boring used longer tool life allows, but on the outside a comparatively hard shell, which is particularly good with regard to the load-bearing capacity of the sleeve Results are showing.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention will now be described with reference to the drawing explained. It shows

Fig. 1 eine Stoßverbindung von zwei mit warmgewalzten Gewinderippen versehenen Stahlstäben durch eine Muffe mit Kontermuttern und Fig. 1 shows a butt joint of two steel rods provided with hot-rolled threaded ribs through a sleeve with lock nuts and

Fig. 2 eine Zuordnung eines Diagramms über die Festigkeitsverteilung in einem zur Herstellung einer Gewindemuffe zu verwendenden Stahlstab zu einem Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch eine Gewindemuffe. Fig. 2 is an assignment of a diagram of the strength distribution in a steel rod to be used to produce a threaded sleeve to a section of a longitudinal section through a threaded sleeve.

In Fig. 1 ist eine Stoßverbindung zweier Bewehrungsstäbe mittels einer Gewindemuffe dargestellt. Dabei sind zwei gleich ausgebildete Bewehrungsstäbe 1 und 1′ erkennbar. Die Stäbe 1 und 1′ sind mit warmgewalzten, auf einer Schraubenlinie liegenden Rippen 2 versehen, die sich auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten jeweils nur über einen Teil des Umfangs erstrecken und so ein Teilgewinde bilden. Die Enden der beiden Stäbe 1 und 1′ sind durch eine Gewindemuffe 3 verbunden, die ein entsprechendes Innengewinde aufweist und beidseits durch Kontermuttern 4 und 5 festgelegt ist. Die Gewindemuffe 3 hat im dargestellten Beispiel eine sechseckige Kontur; sie kann in gleicher Weise aber auch kreisrund oder anders ausgebildet sein.In Fig. 1, a butt joint of two reinforcing bars is shown by means of a threaded sleeve. Two identical reinforcement bars 1 and 1 'can be seen. The rods 1 and 1 'are provided with hot-rolled, on a helical ribs 2 , which extend on two opposite sides each only over part of the circumference and thus form a partial thread. The ends of the two rods 1 and 1 'are connected by a threaded sleeve 3 , which has a corresponding internal thread and is fixed on both sides by lock nuts 4 and 5 . The threaded sleeve 3 has a hexagonal contour in the example shown; in the same way it can also be circular or different.

Fig. 2 zeigt im oberen Teil die Festigkeitsverteilung über den Querschnitt eines zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schraubteils, z. B. einer Gewindemuffe, geeigneten Stababschnitts mit einem Durchmesser von 40 mm. Dabei ist durch eine strichpunktierte Linie 6 die Festigkeitsverteilung eines Baustahles St 60-2 angedeutet, aus dem in bekannter Weise durch Aufbohren und Einschneiden eines Innengewindes eine Gewindemuffe hergestellt wird. Die ausgezogene Linie 7 zeigt die durch Wasservergütung eines warmgewalzten Stahlstabes aus der Walzhitze mit nachfolgendem Selbstanlassen erreichte Festigkeitsverteilung eines Stababschnitts, wie er erfindungsgemäß zur Herstellung eines Schraubteils, insbesondere einer Muffe, verwendet wird. Bei entsprechender Führung der Vergütung ist ein Kernbereich mit dem Durchmesser d erreichbar, in dem die Festigkeit sogar noch etwas niedriger liegt als gegenüber dem Stand der Technik, während zum Randbereich hin ein Anstieg der Festigkeit zu beobachten ist. Fig. 2 shows in the upper part of the strength distribution over the cross section of a for producing a screw part according to the invention, for. B. a threaded sleeve, suitable rod section with a diameter of 40 mm. The dashed line 6 indicates the strength distribution of a structural steel St 60-2, from which a threaded sleeve is produced in a known manner by drilling and cutting an internal thread. The solid line 7 shows the strength distribution of a rod section achieved by water treatment of a hot-rolled steel rod from the rolling heat with subsequent self-starting, as is used according to the invention for the production of a screw part, in particular a sleeve. With appropriate management of the tempering, a core area with the diameter d can be reached, in which the strength is even somewhat lower than in the prior art, while an increase in strength can be observed towards the edge area.

Im unteren Teil der Fig. 2 ist ein im Durchmesser auf das Diagramm abgestimmter Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch eine Gewindemuffe darstellt. Hier wird erkennbar, daß die axiale Bohrung im wesentlichen nur den Kernbereich 8 umfaßt und daß die Gewindeprofilierung 9 in dem Übergangsbereich 10 zwischen dem Kernbereich 8 und dem außenliegenden Tragfähigkeitsbereich 11 liegt. Auf diese Weise wird erreicht, daß für den ungestörten Tragfähigkeitsbereich 11 die größte durch Vergütung erzielbare Festigkeit zur Verfügung steht, während die Festigkeit des Lastübertragungsbereiches 10 in etwa derjenigen des bekannten Materials entspricht mit dem Vorteil, daß das Muffengewinde sich dem Stabgewinde durch elastoplastisches Verhalten anpassen kann.In the lower part of FIG. 2, a diameter of a section from a longitudinal section through a threaded sleeve is shown. It can be seen here that the axial bore essentially only comprises the core region 8 and that the thread profile 9 lies in the transition region 10 between the core region 8 and the external load-bearing region 11 . In this way it is achieved that for the undisturbed load-bearing capacity region 11 the greatest strength that can be achieved by remuneration is available, while the strength of the load transmission region 10 corresponds approximately to that of the known material with the advantage that the socket thread can adapt to the rod thread through elastoplastic behavior .

Während die Erfindung hier nur an Bewehrungsstäben mit warmgewalzten, ein Teilgewinde bildenden Rippen exemplifiziert wurde, ist sie selbstverständlich auch auf andere Gewindeformen und -ausbildungen, wie z. B. Kordelgewinde, metrisches Gewinde usw. anwendbar.While the invention here only with reinforcing bars hot rolled ribs forming a partial thread was exemplified, it is of course also on other thread shapes and designs, such as. B. Cord thread, metric thread etc. applicable.

Insbesondere ist es auch möglich, zur Herstellung einer Gewindemuffe gemäß der Erfindung einen Abschnitt eines Stabes herzunehmen, der seinerseits mit warmgewalzten Rippen versehen ist, insbesondere einen Abschnitt eines den zu verbindenden Stäben entsprechenden Stabes natürlich mit entsprechend großem Durchmesser. Dann herrschen auch über die Länge der Gewindemuffe hinweg die gleichen Verbundeigenschaften vor wie in den anschließenden Bereichen der Bewehrungsstäbe, was vor allem dann von Vorteil sein kann, wenn Stäbe in einer Arbeitsfuge eines Betonbauteils gestoßen werden.In particular, it is also possible to produce a Threaded sleeve according to the invention a section of a Take rod, which in turn with hot-rolled ribs is provided, in particular a section of the connecting rods of the corresponding rod, of course correspondingly large diameter. Then also rule the length of the threaded sleeve the same Compound properties as in the subsequent areas the reinforcing bars, which will be especially beneficial can if bars in a construction joint of a concrete component be pushed.

Claims

1. Screw part for anchoring or connecting in particular hot-rolled steel bars, such as reinforcing bars, tension bars or the like, which are provided with threads at least at the ends, characterized in that the screw part ( 3 ) consists of a section of a hot-rolled steel bar which has a cross section edge zone ( 11 ) produced by surface treatment with increased strength compared to the core area ( 8 ) and wherein an axial threaded hole corresponding to the thread of the steel rods ( 1 , 1 ') to be connected is made in the core area ( 8 ).

2. Screw part according to claim 1, characterized in that the threaded bore is introduced in such a way that the load transmission region ( 10 ) defined by the thread profiling ( 9 ) lies in the transition zone between the core region ( 8 ) and the peripheral zone ( 11 ).

3. Screw part according to claim 1 or 2 for butt connection of reinforcing bars to improve the Compound properties rolled ribs, the ribs are arranged along a helix and at least form a partial structure, characterized in that the Sleeve also on its outer peripheral surface Profiling is provided in the form of ribs, the related rib surface at least approximately that of the connecting reinforcing bars.

4. Screw part according to claim 3, characterized in that arranged on the peripheral surface of the screw part Ribs correspond in shape, size and arrangement to those which are arranged on the surface of the reinforcing bars.

5. Screw part according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the screw part made of steel with the same strength properties as that connecting reinforcing bars.

6. A method for producing a screw part, primarily a threaded sleeve for the butt joint of hot-rolled steel bars, such as reinforcing bars, tension bars or the like, which are provided with threads at least at the ends, in which in a section of a hot-rolled steel bar an axial, the thread of the to be connected Corresponding threaded hole is introduced into steel rods, characterized in that the section of the steel rod is subjected to surface treatment after hot rolling in such a way that an edge zone ( 11 ) with increased strength compared to the core region ( 8 ) is produced in the rod cross-section and that the core region ( 8 ) Threaded hole is introduced.

7. Using a section of a hot rolled Steel rod, one in cross section Surface treatment created edge zone with compared to Has core zone of increased strength to produce a for anchoring or connecting at least to the Threaded steel rod ends, such as Reinforcing bars, tension bars or the like, suitable Screw part by introducing an axial, the thread of the corresponding threaded rods in the respective steel rods Area of the core zone of the rod section.

8. Use of a section of steel rod as per Claim 7, wherein the steel rod by continuous Surface quenching from the rolling heat using water and subsequent self-starting is paid for.