DE977401C

DE977401C - High strength rebar

Info

Publication number: DE977401C
Application number: DEN4914A
Authority: DE
Inventors: Willy Dr-Ing Neumann; Hans Dr-Ing Spiegel
Original assignee: NOCKENSTAHL GmbH
Current assignee: NOCKENSTAHL GmbH
Priority date: 1951-12-30
Filing date: 1951-12-30
Publication date: 1966-04-07

Description

Beton-Rippenstahl hoher Festigkeit Für die Beanspruchbarkeit eines Bewehrungsstabes im Beton sind die Höhe seiner Streckgrenze und die Höhe seiner Haftfestigkeit im Beton maßgebend. Es sind bereits Vorschläge gemacht worden, die Haftfestigkeit von Bewehrungsstäben im Beton zu verbessern; sie laufen darauf hinaus, auf die Oberfläche der Bewehrungsstäbe Querrippen aufzuwalzen, welche senkrecht oder schräg zur Stabachse verlaufen und eine Verankerung der Stäbe im Beton bewirken.Ribbed reinforcement steel of high strength For the strength of a Reinforcing bar in concrete are the height of its yield point and the height of its Adhesion strength in concrete is decisive. Proposals have already been made that To improve the bond strength of rebars in concrete; they boil down to roll transverse ribs onto the surface of the reinforcing bars, which are perpendicular or run obliquely to the rod axis and cause the rods to be anchored in the concrete.

Beispielsweise hat man auf Bewehrungsstäbe normaler und auch hoher Festigkeit zwei diametral gegenüberliegende Längsleisten aufgewalzt und sie durch schräg zur Stabachse in schraubenlinienförmiger Anordnung verlaufende Rippen, die mit vollem Querschnitt in die Längsleisten einmünden, verbunden. In der Befürchtung, daß sich die Stäbe unter Zugspannung in Richtung der Schraubenlinie drehen könnten, ließ man mitunter die Richtung der Rippen auf der einen Stabseite wie eine rechtsgängige, auf der anderen Stabseite wie eine linksgängige Schraube verlaufen, so daß sich die Drehrichtungen gegenseitig blockieren.For example, you have normal and higher reinforcement bars Strength rolled two diametrically opposite longitudinal strips and they through Ribs running obliquely to the rod axis in a helical arrangement, the open with full cross-section into the longitudinal strips, connected. In fear that the rods could rotate under tension in the direction of the helix, the direction of the ribs on one side of the bar was sometimes left like a right-handed, run like a left-hand screw on the other side of the rod, so that the directions of rotation block each other.

In einem anderen Fall gab man den Rippen in dem Zwischenraum zwischen den beiden Längsleisten alternierende Richtung. Benachbarte Schrägrippen innerhalb dieses Zwischenraumes waren nicht wie bei der schraubenlinienförmigen Anordnung einander parallel, sondern standen senkrecht oder annähernd senkrecht zueinander. An ihren Enden liefen diese Rippen vor der Nachbarrippe bzw. der nächsten Längsleiste flach aus. Derartige Rippen hatten aber zuwenig Haftung im Beton, so daß sie nicht den Vorschriften entsprachen und von ihrer Anwendung im Schrifttum abgeraten wurde.In another case, the ribs were interposed in the space the two longitudinal strips alternating direction. Adjacent inclined ribs within this gap was not like the helical arrangement each other parallel, but were perpendicular or nearly perpendicular to each other. At her The ends of these ribs ran flat in front of the neighboring rib or the next longitudinal strip the end. But such ribs had too little adhesion in the concrete, so that they did not Regulations and their application in literature was advised against.

Die genannten Rippenformen und -anordnungen wurden unterschiedslos ebenso für normal weiches Moniereisen wie für Betonstahl hoher Festigkeit vorgeschrieben. Die Anwendung der Schräglage der Rippen geschah, sofern überhaupt eine Begründung dafür angegeben wurde, deshalb, weil nur schräge Rippen eine Anordnung ermöglichen, bei der die Flächeninhalte der Querschnitte durch die Stäbe überall gleich sind, so daß keine Engstellen auftreten, durch die die Tragfähigkeit der Stäbe verkleinert wird.The rib shapes and arrangements mentioned became indistinguishable also prescribed for normal soft reinforcement iron as well as for reinforcing steel of high strength. The inclined position of the ribs was used, if there was any justification at all was specified for this, because only inclined ribs allow an arrangement, where the areas of the cross-sections through the bars are the same everywhere, so that there are no bottlenecks that reduce the load-bearing capacity of the bars will.

Es wurde also nicht erkannt, daß bei Beton-Rippenstählen höherer Festigkeit von den Rippen eine Kerbwirkung ausgeht und daß diese Kerbwirkung berücksichtigt werden muß. Es wurde auch nicht erkannt, daß, wenn die Querrippen oder Schrägrippen in vollem Querschnitt in die Längsleisten einlaufen, diese Einmündung Anlaß zu einer Kerbwirkung ist, die vermieden werden muß. Es wurde gleichfalls nicht erkannt, daß eine Anordnung der Schrägrippen in alternierender Richtung mit rechtwinkligem Verlauf zueinander zu unbefriedigenden Ergebnissen führen muß, da die größtmögliche Länge jeder dieser so angeordneten Schrägrippen und der kleinstmögliche mittlere Abstand der Rippen voneinander durch das Vorhandensein der jeweils querliegenden Nachbarrippe begrenzt sind. Es wurde auch nicht erkannt, welchen Nachteil es hat, daß die den Rippen in alternierender Anordnung aufgezwungenen Kräfte einer rechtwinkligen Umleitung unterliegen, so daß dadurch an der Umleitungsstelle eine Zerrung auftritt, welche senkrecht zur benachbarten, querliegenden Rippe verläuft, weshalb die von dieser Rippe ausgehende Kerbwirkung in gefährlichem Maße verstärkt wird. Wollte man hierbei die durch die Kürze der Rippen und ihren zwangläufig großen Abstand bedingte ungenügende Haftung durch Vergrößerung der Rippenhöhe auszugleichen suchen, so würde hierbei nicht nur die walztechnisch mögliche Grenze der Rippenhöhe überschritten, sondern es würde auch die Kerbwirkung durch den sich vergrößernden Anteil einer jeden Rippe an der Kraftaufnahme noch weiter vergrößert werden.So it was not recognized that ribbed concrete steels have a higher strength a notch effect emanates from the ribs and that this notch effect is taken into account must become. It was also not recognized that if the transverse ribs or oblique ribs run in full cross-section into the longitudinal strips, this confluence give rise to a Is notch effect that must be avoided. It was also not recognized that an arrangement of the inclined ribs in alternating directions with a right-angled course each other must lead to unsatisfactory results, since the greatest possible length each of these inclined ribs arranged in this way and the smallest possible mean distance of the ribs from each other due to the presence of the respective transverse neighboring rib are limited. It was also not recognized what disadvantage it has that the Alternating ribs imposed forces of a right-angled diversion subject, so that a strain occurs at the diversion point, which runs perpendicular to the adjacent, transverse rib, which is why that of this Rib outgoing notch effect is amplified to a dangerous extent. You wanted to do this the insufficient one caused by the shortness of the ribs and their inevitably large spacing If you try to compensate for adhesion by increasing the height of the ribs, this would be the case not only exceeded the limit of the rib height, which is possible from a rolling point of view, but it would also increase the notch effect from the increasing portion of each rib at the force absorption can be increased even further.

Danach haben sich die bisher bekannten Rippenausbildungen nur an Bewehrungsstäben aus weichem Stahl bewährt. Versuche, auch Stäben aus härterem, legiertem Stahl mit über beispielsweise 6ooo kg/qcm liegender Festigkeit in dieser Weise eine größere Haftfestigkeit zu geben, haben stets zu einer Minderung der Güte der Stäbe geführt. Das liegt daran, daß härterer Stahl eine wesentlich größere Kerbempfindlichkeit besitzt als weicher Stahl. Die Änderungen des Querschnitts eines Bewehrungsstabes, die durch die vorspringenden Rippen verursacht werden, wirken aber gerade so wie Einkerbungen und haben zur Folge, daß der Bewehrungsstab nur eine beschränkte Biegungsfähigkeit besitzt, die den Anforderungen der Baupraxis und den Sicherheitsvorschriften nicht mehr genügt. Die Forderungen nach möglichst hoher Streckgrenze und möglichst hoher Haftfestigkeit schlossen sich also bisher gegenseitig aus.After that, the previously known rib designs only apply to reinforcing bars made of soft steel. Try using rods made from harder, alloyed steel as well A strength greater than, for example, 6,000 kg / cm² in this way has a greater strength To give adhesive strength has always led to a reduction in the quality of the rods. This is because harder steel has a much greater notch sensitivity possesses than soft steel. The changes in the cross-section of a reinforcing bar, caused by the protruding ribs, but act just like Notches and have the consequence that the reinforcing bar only has a limited ability to bend which does not meet the requirements of building practice and safety regulations more is enough. The demands for the highest possible yield strength and the highest possible So far, adhesive strength has been mutually exclusive.

Gemäß nachstehend erläuterter Erfindung ist es nunmehr jedoch gelungen, dieser Schwierigkeiten Herr zu werden, weil erkannt worden ist, daß zwischen der Festigkeit des Stahles und der Art der verwendbaren Rippe ein Zusammenhang besteht. Die neue Erkenntnis, die der Erfindung zugrunde liegt, geht dahin, daß es auf die Beachtung der richtigen Schräglage der Rippen, auf die Anordnung wenigstens einer Längsleiste und auf den richtigen Übergang der Schrägrippen zu der Längsleiste ankommt sowie darauf, daß zugleich geeignet legierte Stäbe hoher Zähigkeit benutzt werden müssen, um Bewehrungsstäbe zu erhalten, welche die Eigenschaften hoher Streckgrenze mit der hoher Haftfestigkeit in sich vereinen.According to the invention explained below, however, it has now been possible to to master these difficulties because it has been recognized that between the There is a relationship between the strength of the steel and the type of rib that can be used. The new knowledge on which the invention is based is that it is based on the Pay attention to the correct inclination of the ribs, on the arrangement of at least one Longitudinal strip and the correct transition of the inclined ribs to the longitudinal strip is important and that at the same time suitably alloyed rods of high toughness are used need to obtain reinforcing bars that have the properties of high yield strength combine with the high adhesive strength.

Ein Beton-Rippenstahl hoher Festigkeit, der nach diesen Erkenntnissen geschaffen ist und der eine Legierungszusammensetzung aufweist: C = 0,3 bis o,611/o, Si = o,2 bis 2,5'0/0, Mn = o,6 bis 2,50/0, wobei Si oder Mn ganz oder zum Teil durch Chrom ersetzt sein kann, mit ein oder zwei Längsleisten und mit Rippen, die in einem Winkel von 3o bis 6o°, vorzugsweise unter 45°, schräg zur Stabachse geneigt sind, ist gemäß der Erfindung durch die Besonderheit gekennzeichnet, daß die parallel zueinander verlaufenden schrägen Rippen in schraubenlinienförmiger Anordnung an ihren Enden vor den Längsleisten flach auslaufen.A rebar of high strength, which according to these findings is created and which has an alloy composition: C = 0.3 to 0.611 / o, Si = 0.2 to 2.50 / 0, Mn = 0.6 to 2.50 / 0, with Si or Mn wholly or partly through Chrome can be replaced with one or two longitudinal strips and with ribs that work in one Angles of 3o to 6o °, preferably less than 45 °, are inclined at an angle to the rod axis, is characterized according to the invention by the peculiarity that the parallel mutually extending inclined ribs in a helical arrangement their ends run out flat in front of the longitudinal strips.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Stahl folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten auf: Bei einem Stabdurchmesser von höchstens 16 inm C = 0,40 bis 0,45, Si = o,2o bis 0,50, Mn = o,9o bis i,2o und bei größerem Durchmesser C = 0,42 bis 0,48, Si = o,5o bis o,8o, Mn = i,2o bis i,5o.According to a preferred embodiment, the steel has the following composition in percent by weight: With a bar diameter of at most 16 m C = 0.40 to 0.45, Si = 0.2 to 0.50, Mn = 0.9 to 1.2 and with a larger diameter C = 0.42 to 0.48, Si = 0.5o to 0.8o, Mn = 1.2o to 1.5o.

Die angegebenen Werte gelten als Gewichtsprozente. Da hierbei also die Schrägrippen vor den Längsleisten flach auslaufen, wird die andernfalls an der Einmündungsstelle auftretende Kerbwirkung vermieden. Infolge der zueinander parallelen Lage können diese Schrägrippen annähernd von Längsleiste zu Längsleiste reichen und genügend dicht nebeneinander verlaufen, so daß bei gegebener Stablänge insgesamt eine ausreichend große Fläche zur Verfügung steht, mit der sich der Stab gegen eine Verschiebung innerhalb des Betons abstützt.The specified values apply as percentages by weight. So here the inclined ribs run out flat in front of the longitudinal strips, otherwise the Junction point occurring notch effect avoided. As a result of the mutually parallel These inclined ribs can extend approximately from longitudinal strip to longitudinal strip and run sufficiently close to one another so that, for a given bar length, in total a sufficiently large area is available with which the rod against a Supports displacement within the concrete.

Diesem Vorschlag ist nicht gleichzusetzen ein Stahlbeton-Bewehrungsstab hoher Festigkeit gemäß einem älteren Vorschlag mit mindestens zwei über seine ganze Länge sich erstreckenden, nach Schraubenlinien verlaufenden Rippen, zwischen denen in regelmäßigen Abständen voneinander liegende kurze, segmentförmige Riegel angenähert in Längsrichtung des Stabes angeordnet sind. Diese Riegel ergeben nur einen zusätzlichen Widerstand gegen die Verdrehung und damit Verschiebung des Bewehrungsstabes im umgebenden Beton, entwickeln jedoch keine Kraftkomponente, die das Verschieben des Stabes im Beton unmittelbar verhindert, und sind daher für die Haftung des Stabes im Beton wenig wirksam.This proposal is not to be equated with a reinforced concrete reinforcing bar high strength according to an earlier proposal with at least two over its whole Length of extending helical ribs between them at regular intervals from each other short, segment-shaped Latches are arranged approximately in the longitudinal direction of the rod. These bars result only an additional resistance against the rotation and thus displacement of the Reinforcing bar in the surrounding concrete, however, do not develop any force component that the shifting of the rod in the concrete immediately prevented, and are therefore for the Adhesion of the rod in the concrete is not very effective.

Eine Ausführungsform eines Bewehrungsstabes in der Ausführung gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht, und zwar in Fig. i in Seitenansicht, Fig.2 in Ansicht von vorn.An embodiment of a reinforcing bar in the embodiment according to the invention is illustrated in the drawing, namely in Fig. i in side view, Fig. 2 in a view from the front.

Der Stab S ist mit zwei unter einem Winkel von 3o bis 6o° zur Richtung der Stabachse verlaufenden Rippen R in schraubenlinienförmiger Anordnung versehen; in der dargestellten Ausführungsform beträgt der Winkel 45°, da diese Winkelgröße bevorzugt angewandt wird. Bei dieser Anordnung der Rippen ist deren Richtung auf der Unterseite eines Stabes gleichlaufend zu der auf der Oberseite. Im Beton eingebettet und gezogen würde ein solcher Stab die Neigung haben, sich unter Drehung um die eigene Achse aus dem Beton herauszuziehen. Dies wird dadurch verhindert, daß in der Längsrichtung des Stabes dünne Leisten L angewalzt worden sind. Beachtlich ist der Übergang der Rippen R in die Leisten L. Die Rippen R münden nämlich nicht mit vollem Querschnitt in die Leisten L, sondern laufen davor flach aus. Ein jähes Abbrechen der Rippen R darf nicht stattfinden, da dadurch an deren Enden wegen der schroffen Querschnittsveränderung eine Kerbwirkung hervorgerufen würde. Eine ähnliche Kerbwirkung würde sich an der Eintrittsstelle der Rippen in die Leiste bemerkbar machen. Für die Bewehrungsstäbe der erläuterten Ausbildung soll naturharter Stahl der zuvor angegebenen Zusammensetzung verwendet werden.The rod S is two at an angle of 3o to 6o ° to the direction the rod axis extending ribs R provided in a helical arrangement; in the embodiment shown, the angle is 45 °, since this angle size is preferred. With this arrangement of the ribs, their direction is up the bottom of a stick is parallel to that on the top. Embedded in concrete and drawn such a rod would tend to turn around the pulling your own axis out of the concrete. This is prevented by the fact that in thin strips L have been rolled along the length of the bar. It is remarkable the transition of the ribs R into the strips L. The ribs R do not open with full cross-section into the strips L, but run out flat in front of it. A sudden breakdown the ribs R must not take place, as this would be at their ends because of the craggy Change in cross-section would cause a notch effect. A similar notch effect would be noticeable at the point of entry of the ribs into the groin. For the reinforcement bars of the training explained should be natural hard steel of the previously specified composition can be used.

Claims

PATENT CLAIM: Reinforced steel ribs of high strength in the composition C = 0.3 to 0.6%, Si = 0.2 to 2.50 / 0, Mn = 0.6 to 2.5%, where Si or Mn is completely or can be partly replaced by chrome, with one or two longitudinal strips and with ribs which are inclined at an angle of 30 to 60 °, preferably under 45 °, obliquely to the rod axis, characterized in that the parallel oblique ribs (R ) run flat in a helical arrangement at their ends in front of the longitudinal strips (L). References considered: British Patent No. 497,210; French Patent No. 962 516; USA. Patent Nos 2216758, 2374827, 2376761, 2377980, 2552364, 2405274. "Series of publications by the German Committee for Reinforced Concrete", 1948 (Verlag W. Ernst and Sohn), pp. 52 to 58; Brochure »Torstahl, Sonderbetonstahl III« from September 1951; Brochure "What is steel?" By Leop. S cheer, B. Edition, 1949, Springer-Verlag, pp. 42 to 45; Eidgenössische Materialprüfungs- und Versuchsanstalt für Industrie, Bauwesen und Handel, Zurich, Report No. 16ä from 1950, title: "The material-technical fundamentals and problems of reinforced concrete with regard to the future design of reinforced concrete construction" by Prof. Dr.- Ing. hc M. Ros, Figs. 95, 145, 146 and p. 59; »Concrete construction abroad«, published by the German Concrete Association e. V. of 23 B. 1951, published in the August issue of the concrete association; ASTM A 305-50T; DIN 1045 of August 1943; Reprint from issue 24 / I95 i of the magazine “Der Bau und die Bauindustrie” with the article “The continuous constructive composite of rebar concrete” by Dr. W. Schütte and Dr.-Ing. habil. W. E rn st, p. 4; "Encyclopedia of Technical Chemistry", by Prof. Dr. F. Ullmann, Volume 4, 1929; "Material Handbook for Steel and Iron", November 1937, 2nd edition, sheets C 51-i, C 51-2, C 51-3, C 51-4; Advertisement concerning »Boxstahl« from Stahl- und Walzwerke AG. from 195o; Journal of the American Concrete Institute, 1945 pp. 13-16; 1946, pp. 381, 382; 1947, pp. 289 to 293; 1948, pp. 102, 1 03, 104, 111, 118, 238, 254, 258; 1949 p. 163; I951, p.228, 229, 232; Brochure from the Neunkirchen ironworks »NEU-BESTA-Betonstahl«, 1936; "Zentralblatt der Bauverwaltung", 1937, p. 1092; Prospectus from 1947 on Swedish comb steel profile; "Beton- und Stahlbetonbau", No. 7, 1951, pp. 167, 168. Older patents considered: German Patent No. 908 53O.