EP0451798B1 - Betonrippenstahl mit kaltgewalzten Schrägrippen - Google Patents
Betonrippenstahl mit kaltgewalzten Schrägrippen Download PDFInfo
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- EP0451798B1 EP0451798B1 EP91105623A EP91105623A EP0451798B1 EP 0451798 B1 EP0451798 B1 EP 0451798B1 EP 91105623 A EP91105623 A EP 91105623A EP 91105623 A EP91105623 A EP 91105623A EP 0451798 B1 EP0451798 B1 EP 0451798B1
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- ribs
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
- E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
- E04C5/02—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of low bending resistance
- E04C5/03—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of low bending resistance with indentations, projections, ribs, or the like, for augmenting the adherence to the concrete
Definitions
- the invention relates to a reinforcing steel bar with a carbon content of 0.05 to 0.24% by weight and a manganese content of 0.2 to 1.2% by weight, which has cold-rolled helical ribs without the formation of a longitudinal rib in the form of at least two , are arranged in the direction of the longitudinal axis of the rib rows.
- the previously used ribbed reinforcing steels have, in addition to the yield point, the elongation at break A10 or A5 as well as a rib geometry which ensures a sufficient bond with the concrete.
- a reinforcing steel bar for a linear design method which discloses a reinforcing steel bar, which has a carbon content of 0.15% by weight and cold-rolled helical ribs that are arranged without forming a longitudinal rib in the form of three rows of ribs running in the direction of the longitudinal axis of the bar.
- the angle of inclination of the helical ribs with respect to the rod axis is between 40 ° and 60 °
- the rib spacing c of neighboring helical ribs in a row (c / d s ) which is based on the nominal rod diameter d s , is between 0.66 and 1.0
- that at the rib height h rib spacing c (c / h) in the center of the rib lies between 8.7 and 13.3.
- EP-A 0 306 878 discloses a rebar with a manganese content of 1.04% by weight.
- a concrete rib steel which has a number of lower inclined ribs between two high inclined ribs, the greatest height of each individual rib being at least 0.03 times the rod diameter in the case of reinforcing steel and at least 0.02 times the rod diameter for prestressing steel.
- the oblique ribs are inclined at 15 ° to 65 ° with respect to the longitudinal axis of the bar. It is considered advantageous to choose the inclination of the high ribs with respect to the longitudinal axis less than that of the lower ribs.
- This configuration of the inclined ribs is aimed at a lower explosive effect, a lower sensitivity to notching and a lower sensitivity to the consequences of the settling process of the fresh concrete.
- the high ribs which are far apart, ensure a sufficiently rigid anchoring, the low ribs have a favorable effect on reducing the explosive effect.
- the total twist corresponds to the curvatures in the fracture state added up over the length of the beam and thus to the twists of the end cross-sections measured in tests on the single-span beam.
- the beam is loaded up to the yield point and the curvatures are added up over the length of the beam.
- the plastic twist includes the additional curvatures that occur after the yield point torque is exceeded until the beam breaks.
- Fig. 1 the influence of the uniform expansion A g on the twistability is shown.
- the length of a beam resting on the ends is plotted on the X-axis and the curvature on the Y-axis.
- the dashed curve represents the conditions for a steel 1 with a uniform expansion A g of 2% and the solid line shows the relationships for a steel 2 with a uniform expansion A g of 5%. It can be seen that with an increase in the uniform expansion the torsionability is significantly increased.
- the diagram also shows the rotation angles ⁇ of the joint rotation for the two cases.
- Fig. 2 shows the influence of the steel characteristic on possible torque redistribution depending on the ratio of tensile strength / yield strength. It can also be seen here that if this ratio is increased, the sum of traffic and own load can be increased significantly.
- Fig. 3 the elongation ⁇ of a reinforcing bar on a concrete crack is shown depending on the bond.
- the solid line characterizes a hard bond, as is the case with high ribs, which run almost perpendicular to the rod axis and are at a large distance from one another, the elasticity of the reinforcing steel bar being limited to the area of the crack;
- the dotted line characterizes a soft bond in which the tensile strength and the deformation of the reinforcing steel are not limited to the area of the crack, since the concrete is more easily detached from the steel when the tension on the two crack banks increases. This creates a larger free stretch length.
- the bond behavior of reinforcing steels is usually described by specifying a value for the related fin area f R. This value records the bond behavior only for the elastic range of the stress-strain line of the steel.
- the influence of rib height and rib spacing on the blasting effect, ie on an early bond failure due to shifts between steel and concrete, is not taken into account.
- the relative displacements between steel and concrete can no longer be disregarded.
- the rib geometry must be designed in such a way that the greatest possible relative displacements between steel and concrete can occur while avoiding an explosive effect.
- the object of the invention is to make available a reinforcing steel bar which is distinguished from known cold-ribbed reinforcing bars by a higher uniform elongation, a greater ratio of tensile strength / yield strength and a softer bond.
- the concrete should not be blown off.
- the straightening ability of the rod by means of straightening rollers should be improved.
- the concrete rib steel according to the invention is characterized by the features of claim 1. Advantageous embodiments of this rebar are to be found in the subclaims.
- the rib steel according to the invention is particularly suitable as a reinforcement element for reinforced concrete components which are dimensioned using local plastic deformations (joint rotation ⁇ ) of the reinforcement.
- the rib spacings c and the angle of inclination ⁇ of the ribs with respect to the rod axis are reduced in comparison to known cold-rolled concrete rib steels.
- the material flow during the application of the ribs is favored by cold deformation, so that the deformation effort for producing the final cross section can be reduced.
- the result is an improvement in the elongation and the ratio of tensile strength / yield strength.
- a softer bond is achieved due to this rib geometry and a maximum relative displacement between steel and concrete can be achieved without the concrete breaking off.
- Reinforced concrete steels which are designed with 2.3 or more rows of ribs according to this rib geometry, have an almost circular envelope, which simplifies the straightening process customary in cold-rolled steels and also significantly reduces the noise level associated with straightening.
- the reinforcing ribs according to the invention are preferably used as rods or wires of reinforcing steel mesh.
- the cold-ribbed reinforcing steel 1 shown in FIGS. 4 to 6 has an approximately circular core cross-section 2 shown hatched in FIG. 5, as well as 3 rows of ribs 3, 4 and 5 distributed around the circumference, the parts of a thread for screwing on one with a counter thread provided anchoring or connecting body.
- the ribs 3, 4 and 5 formed in the same way, as shown in FIG. 5, extend in full over almost a third of the rod circumference.
- the rows of ribs run parallel to the bar axis 6.
- the geometrical sizes of the ribs for concrete rib steels with a nominal diameter of 4 to 16 mm are: d p c c / ds H c / h Angle ⁇ f R 4th 4.0 1.0 0.25 16 30 ° to 40 ° 0.038 5 4.0 0.8 0.30 13.3 30 ° to 40 ° 0.043 6 4.0 0.67 0.31 12.9 30 ° to 40 ° 0.048 7 4.0 0.57 0.34 11.8 30 ° to 40 ° 0.051 8th 4.1 0.513 0.38 10.8 30 ° to 40 ° 0.055 8.5 4.3 0.505 0.40 10.75 30 ° to 40 ° 0.056 10th 5.1 0.51 0.51 10.0 30 ° to 40 ° 0.060 11 5.0 0.455 0.53 9.43 30 ° to 40 ° 0.063 12th 5.5 0.458 0.60 9.17 30 ° to 40 ° 0.065 14 6.0 0.43 0.65 9.23 30 ° to 40
- the angle of inclination ⁇ of the rib flanks in old degrees is preferably in the range of 40 ° ⁇ ⁇ 60 °, the ratio of the base width b of the ribs to the rib height h should be in the range 1.5 ⁇ b / h ⁇ 3.3.
- Fig. 7 the developments of a known and a concrete rib steel according to the invention for each row of ribs are shown schematically.
- the known rib steel on the left is based on an inclination angle ⁇ of 50 ° and a rib spacing of c / d s based on the rod diameter of approximately 1.00.
- the suitability for that Straightening of the rod is greater the closer its outer contour approaches that of a cylindrical body.
- the rib geometry of the steel according to the invention is optimally designed with regard to this requirement, namely by an angle of inclination of the inclined ribs to the rod axis in the range between 30 ° and 40 °. Also by reducing the fin height h and the fin spacing c compared to known cold-rolled steels.
- the steels have a yield strength ratio R m / R e of 1.06 to 1.08, the uniform elongation A g is between 2.8 and 3.6%.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Betonrippenstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,05 bis 0,24 Gewichts-% und einem Mangangehalt von 0,2 bis 1,2 Gewichts-%, der kaltgewalzte Schrägrippen aufweist, die ohne die Ausbildung einer Langsrippe in Form von wenigstens zwei, in Richtung der Stablängsachse verlaufenden Rippenreihen angeordnet sind.
- Die bisher üblichen gerippten Betonstähle (Betonrippenstähle, DIN 488) haben als wesentliche Gebrauchseigenschaften neben der Streckgrenze die Bruchdehnung A10 oder A5 sowie eine Rippengeometrie die einen ausreichenden Verbund mit dem Beton sicherstellt.
- In der Bundesrepublik Deutschland ist die Bemessung durch DIN 1045 festgelegt. Danach darf nur nach linearem Bemessungsverfahren gearbeitet werden. Lediglich in Sonderfällen ist eine sogenannte Momentenumlagerung bis zu maximal 15 % zulässig.
- Durch den Beton-Kalender 1988, Ernst & Sohn, Seiten 180, 181, 198, 199 ist ein Betonrippenstahl für ein lineares Bemessungsverfahren bekannt geworden, der einen Betonrippenstahl offenbart, welcher einen Kohlenstoffgehalt von 0,15 Gewichts-% und kaltgewalzte Schrägrippen aufweist, die ohne Ausbildung einer Längsrippe in Form von drei in Richtung der Stablängsachse verlaufenden Rippenreihen angeordnet sind. Der Neigungswinkel der Schrägrippen gegenüber der Stabachse liegt zwischen 40° und 60°, der auf den Stabnenndurchmesser ds bezogene Rippenabstand c benachbarter Schrägrippen einer Reihe (c/ds) liegt zwischen 0,66 und 1,0, und der auf die Rippenhöhe h in Rippenmitte bezogene Rippenabstand c (c/h) liegt zwischen 8,7 und 13,3.
- Aus der Bereichsangabe für das Verhältnis c/ds und aus der Bereichsangabe für das Verhältnis c/h folgt, daß beim bekannten Betonrippenstahl die auf den Stabnenndurchmesser bezogene Rippenhöhe (h/ds) zwischen 0,075 und 0,076 liegt.
- Durch die DE-A 1 309 638 ist ein kaltgewalzte Schrägrippen aufweisender Betonrippenstahl mit einem Mangangehalt von 0,45 bis 0,7 Gewichts-% bekannt. Die EP-A 0 306 878 offenbart einen Betonrippenstahl mit einem Mangangehalt von 1,04 Gewichts-%.
- Durch die DE-A 2 622 524 ist ein Betonrippenstahl bekannt geworden, der zwischen zwei hohen Schrägrippen eine Anzahl niedrigerer Schrägrippen aufweist, wobei die größte Höhe jeder einzelnen Rippe mindestens das 0,03-fache des Stabdurchmessers bei Betonstahl und mindestens das 0,02-fache des Stabdurchmessers bei Spannstahl beträgt. die Schrägrippen sind unter 15° bis 65° gegenüber der Stablängsachse geneigt. Als vorteilhaft wird es angesehen, die Neigung der hohen Rippen gegenüber der Stablängsachse geringer zu wählen als die der niedrigeren Rippen.
- Durch diese Ausbildung der Schrägrippen wird eine geringere Sprengwirkung, eine geringer Kerbempfindlichkeit und eine geringere Empfindlichkeit gegenüber den Folgen des Absetzvorgangs des Frischbetons angestrebt. Die weit ausenianderliegenden hohen Rippen gewährleisten hierbei eine genügend steife Verankerung, die niedrigen Rippen wirken sich günstig auf eine Abminderung der Sprengwirkung aus.
- Im Rahmen der europäischen Harmonisierungsbestrebungen werden nunmehr Regelwerke für die Bemessung von Stahlbeton (Eurocode 2), für seismische Beanspruchung (Eurocode 9) und für Betonstähle EN 10080 erarbeitet bzw. liegen im Vorentwurf vor.
- Bei den Bemessungsverfahren gestattet man neben den rein linearen Verfahren zusätzlich auch Verfahren, die mit erhöhter Momentenumlagerung oder gar weitgehender Plastizität arbeiten. Ein Maß für die Momentenumlagerung ist die "Gelenkrotation" plastischer Gelenke die durch den Rotationswinkel ϑ erfaßt wird (Literaturhinweis: Langer "Verdrehfähigkeit plastifizierter Tragwerksbereiche im Stahlbetonbau", Mitteilungen 1987/1, Institut für Werkstoffe im Bauwesen, Universität Stuttgart).
- Wird im Bereich eines großen Momentes, z. B. an der Momentenspitze unter einer Einzellast oder über der Zwischenstütze eines Durchlaufträgers die Fließgrenze im Stahl der Zuggurtbewehrung erreicht, dann nimmt die Krümmung bei steigender Last dort örtlich über eine kurze Länge bei fast gleichbleibendem Moment rasch zu. Es bildet sich ein plastisches Gelenk. Die Durchbiegung infolge der Gelenkrotation wird durch den Rotationswinkel im Bereich des plastischen Gelenkes erfaßt. Dieser Rotationswinkel, das heißt die Verdrehung an dieser Stelle setzt sich zusammen aus einer elastischen Verdrehung und einer plastischen Verdrehung. In Anlehnung an den CEB-Vorschlag (Literaturhinweis: Eurocode No. 2 "Design of Concrete Structure" Part 1, Final Draft (December 1988)) werden die Verdrehungsanteile wie folgt definiert:
- Die Gesamtverdrehung entspricht den über die Trägerlänge aufsummierten Krümmungen im Bruchzustand und damit den in Versuchen am Einfeldträger gemessenen Verdrehungen der Endquerschnitte.
- Der Träger wird bis zum Streckgrenzmoment belastet und die Krümmungen über die Trägerlänge aufsummiert.
- Die plastische Verdrehung umfaßt die zusätzlichen Krümmungen, die nach Überschreiten des Streckgrenzenmomentes bis zum Bruch des Trägers auftreten.
- Bemessungsverfahren bei denen örtlich plastische Verformungen der Bewehrung, das heißt eine Gelenkrotation ausgenutzt werden, benötigen Gebrauchseigenschaften des Betonstahls die von den bisherigen Konzepten für lineare Bemessungsverfahren abweichen. Die Gebrauchsfähigkeit von Betonstählen bei denen örtlich plastische Verformungen in die Bemessung einbezogen werden, ist im wesentlichen bestimmt durch
- die Gleichmaßdehnung Ag
- das Streckgrenzenverhältnis Rm/Re und
- den Verbund.
- In Fig. 1 ist der Einfluß der Gleichmaßdehnung Ag auf die Verdrehfähigkeit dargestellt. Auf der X-Achse ist die Länge eines an den Enden aufliegenden Trägers und auf der Y-Achse die Krümmung aufgetragen. Die gestrichelte Kurve stellt die Verhältnisse für einen Stahl 1 mit einer Gleichmaßdehnung Ag von 2 % und die ausgezogenen Linie die Verhältnisse für einen Stahl 2 mit einer Gleichmaßdehnung Ag von 5 % dar. Es ist ersichtlich, daß bei einer Vergrößerung der Gleichmaßdehnung die Verdrehfähigkeit wesentlich erhöht wird. In das Diagramm sind auch die Rotationswinkel Θ der Gelenkrotation für die beiden Fälle eingetragen.
- Fig. 2 stellt den Einfluß der Stahlkennlinie auf mögliche Momentenumlagerungen in Abhängigkeit vom Verhältnis Zugfestigkeit/Streckgrenze dar. Auch hier ist ersichtlich, daß bei einer Vergrößerung dieses Verhältnisses die Summe aus Verkehrs- und Eigenlast wesentlich vergrößert werden kann.
- In Fig. 3 ist die Dehnung ε eines Betonrippenstahls an einem Betonriß in Abhängigkeit vom Verbund dargestellt. Die ausgezogenen Linie charakterisiert einen harten Verbund, wie er bei hohen Rippen, die nahezu senkrecht zur Stabachse verlaufen und einen großen Abstand voneinander aufweisen, vorliegt, wobei das Dehnvermögen des Betonrippenstahls auf den Bereich des Risses begrenzt ist; die punktierte Linie charakterisiert einen weichen Verbund, bei dem sich das Dehnvermögen und die Verformung des Betonstahls nicht auf den Bereich des Risses beschränkt, da sich bei Erhöhung der Spannung an den beiden Rißufern der Beton leichter vom Stahl löst. Hierdurch wird eine größere freie Dehnlänge geschaffen.
- Das Verbundverhalten von Betonstählen wird üblicherweise durch die Festlegung eines Wertes für die bezogene Rippenfläche fR beschrieben. Dieser Wert erfaßt das Verbundverhalten nur für den elastischen Bereich der Spannungs-Dehnungslinie des Stahles. Hierbei wird der Einfluß von Rippenhöhe und Rippenabstand auf die Sprengwirkung, d.h. auf ein frühzeitiges Verbundversagen aufgrund auftretender Verschiebungen zwischen Stahl und Beton nicht berücksichtigt.
- Bei einer Bemessung des Bewehrungselementes unter Ausnutzung örtlicher plastischer Verformungen können die Relativverschiebungen zwischen Stahl und Beton nicht mehr unberücksichtigt bleiben. Die Rippengeometrie muß im Hinblick auf das Verbundverhalten im plastischen Bereich der Spannungs-Dehnungslinie des Stahles so ausgebildet werden, daß unter Vermeidung einer Sprengwirkung möglichst groBe Relativverschiebungen zwischen Stahl und Beton auftreten können.
- Aufgabe der Erfindung ist es, einen Betonrippenstahl verfügbar zu machen, der sich gegenüber bekannten kaltgerippten Betonstählen durch eine höhere Gleichmaßdehnung, ein größeres Verhältnis Zugfestigkeit/Streckgrenze und einen weicheren Verbund auszeichnet. Es soll auch bei den größeren Relativverschiebungen die bei nicht linearen Bemessungsverfahren unter Ausnutzung plastischer Verformungen der Bewehrung zwischen Beton und Stahl auftreten können, ein Absprengen des Betons vermieden werden. Die Richtfähigkeit des Stabes mittels Richtrollen soll verbessert werden.
- Der erfindungsgemäße Betonrippenstahl ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Betonrippenstahls sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Der erfindungsgemäße Rippenstahl ist insbesondere als Bewehrungselement für Stahlbetonbauteile geeignet, die unter Ausnutzung örtlicher plastischer Verformungen (Gelenkrotation Θ) der Bewehrung bemessen sind.
- Bei dem erfindungsgemäßen Betonrippenstahl sind im Vergleich zu bekannten kaltgewalzten Betonrippenstählen die Rippenabstände c und der Neigungswinkel β der Rippen gegenüber der Stabachse verkleinert. Hierdurch wird der Materialfluß beim Aufbringen der Rippen durch Kaltverformung begünstigt, so daß der Verformungsaufwand für die Erzeugung des Endquerschnittes reduziert werden kann. Die Folge ist eine Verbesserung des Dehnvermögens und des Verhältnisses Zugfestigkeit/Streckgrenze. Außerdem wird aufgrund dieser Rippengeometrie ein weicherer Verbund erzielt und es läßt sich eine maximale Relativverschiebung zwischen Stahl und Beton ohne Absprengen des Betons erreichen.
- Betonrippenstähle, die mit 2,3 oder mehr Rippenreihen gemäß dieser Rippengeometrie ausgebildet sind, weisen eine nahezu kreisförmige Einhüllende auf, wodurch sich der bei kaltgewalzten Stählen übliche Richtvorgang vereinfacht und auch der mit dem Richten verbundene Geräuschpegel erheblich herabgesetzt werden kann.
- Bildet man die Rippenreihen schraubenförmig aus, so erhält man einen über Muffen stoßbaren Stahl.
- Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Betonrippenstähle als Stäbe oder Drähte von Betonstahlmatten eingesetzt.
- Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele anhand von 8 Figuren näher erläutert. Es zeigen
- Fig. 1
- den Verlauf der Krümmungen infolge Biegung bei einem Balken mit einer Einzellast in Feldmitte für zwei unterschiedliche Werte der Gleichmaßdehnung,
- Fig. 2
- die Summe aus Verkehrs- und Eigenlast in Abhängigkeit vom Verhältnis Zugspannung/Streckgrenze,
- Fig. 3
- ein Schaubild zur Veranschaulichung des Einflusses des Verbunds,
- Fig. 4
- einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Betonrippenstahles in einer Draufsicht,
- Fig. 5
- den Schnitt V-V von Fig. 4,
- Fig. 6
- in einer vergrößerten Darstellung den Schnitt VI-VI von Fig. 4,
- Fig. 7
- in schematischer Darstellung die Abwicklungen eines bekannten und eines erfindungsgemäßen Betonrippenstahls,
- Fig. 8
- die Maximalwerte von ΔH/ΔFR in Abhängigkeit vom Neigungswinkel β für verschiedene Reibungswerte tan ρ.
- Der in den Figuren 4 bis 6 dargestellte kaltgerippte Betonstahl 1 weist einen in Fig. 5 schraffiert dargestellten etwa kreisförmigen Kernquerschnitt 2, sowie 3 am Umfang verteilt angeordnete Reihen von Rippen 3, 4 und 5 auf, die Teile eines Gewindes zum Aufschrauben eines mit einem Gegengewinde versehenen Verankerungs- bzw. Verbindungskörper bilden. Die in gleicher Weise ausgebildeten Rippen 3, 4 und 5 erstrecken sich, wie Fig. 5 zeigt, in voller Höhe jeweils nahezu über ein Drittel des Stabumfangs.
Die Rippenreihen verlaufen parallel zur Stabachse 6. - Zur Kennzeichnung der Rippenform und der Rippenanordnung dienen die folgenden in den Figuren 4 bis 6 eingetragenen Größen:
- b
- = Fußbreite der Rippe
- ds
- = Nenndurchmesser des Betonstahls
- h
- = Rippenhöhe
- R
- = Ausrundungsradius am Rippenfuß in Millimetern
- α
- = Neigungswinkel der Rippenflanke in Altgrad
- β
- = Neigungswinkel der Rippe gegenüber der Längsachse 6 des Betonrippenstahls in Altgrad
- c
- = Abstand der Rippen, gemessen in Längsrichtung des Betonrippenstahls.
- Für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel betragen die geometrischen Größen der Rippen für Betonrippenstähle eines Nenndurchmessers von 4 bis 16 mm:
ds c c/ds h c/h Winkel β fR 4 4,0 1,0 0,25 16 30° bis 40° 0,038 5 4,0 0,8 0,30 13,3 30° bis 40° 0,043 6 4,0 0,67 0,31 12,9 30° bis 40° 0,048 7 4,0 0,57 0,34 11,8 30° bis 40° 0,051 8 4,1 0,513 0,38 10,8 30° bis 40° 0,055 8,5 4,3 0,505 0,40 10,75 30° bis 40° 0,056 10 5,1 0,51 0,51 10,0 30° bis 40° 0,060 11 5,0 0,455 0,53 9,43 30° bis 40° 0,063 12 5,5 0,458 0,60 9,17 30° bis 40° 0,065 14 6,0 0,43 0,65 9,23 30° bis 40° 0,065 16 6,6 0,41 0,71 9,3 30° bis 40° 0,065 c/ds = auf den Stabdurchmesser bezogener Rippenabstand
c/h = auf die Rippenhöhe in Rippenmitte bezogener Rippen abstand
fR = bezogene Rippenfläche. - Der Neigungswinkel α der Rippenflanken in Altgrad liegt vorzugsweise im Bereich von 40°<α<60°, das Verhaltnis Fußbreite b der Rippen zu Rippenhöhe h sollte im Bereich 1,5≦b/h≦3,3 liegen.
- In Fig. 7 sind schematisch jeweils die Abwicklungen eines bekannten und eines erfindungsgemäßen Betonrippenstahls für jeweils eine Rippenreihe dargestellt. Bei dem bekannten Rippenstahl auf der linken Seite ist ein Neigungswinkel β von 50° und ein auf den Stabdurchmesser bezogener Rippenabstand von c/ds von etwa 1,00 zugrundegelegt. Bei dem anmeldungsgemäßen Stahl auf der rechten Seite von Fig. 7 betragen die Werte β = 35° und c/ds = 0,5. Die Eignung für das Richten des Stabes ist umso größer, je mehr sich dessen Außenkontur der eines zylindrischen Körpers nähert. Wird mit l die Rippenlänge bezogen auf die Längsrichtung des Stabes, d.h. bezogen auf die Richtung in der der Richtvorgang abläuft, bezeichnet, dann kann die Eignung für das Richten durch das Verhältnis
Rippenlänge l / Rippenabstand c
näherungsweise beschrieben werden. Je größer dieses Verhältnis ist, umso mehr wird als Anlagefläche für die Richtrollen die Form eines Rundstabes angenähert. Der Sachverhalt kann wie folgt erfaßt werden
Diese Gleichung ist unmittelbar aus der Skizze nach Fig. 7 ableitbar. Das Verhältnis l/c liegt für Stähle gemäß DIN 488 sowie Stähle gemäß vorliegender Erfindung innerhalb der folgenden Bereiche:c β l/c Stahl gem. DIN 488 (0,7 bis 1,0)·ds 40° bis 60° 0,6 bis 1,8 Stahl gem. Erfindung (0,4 bis 1,0)·ds 30° bis 40° 1,25 bis 4,5 - Es ist ersichtlich, daß die Werte für l/c bei dem erfindungsgemäßen Stahl im Mittel deutlich höher liegen als bei dem bekannten Stahl gemäß DIN 488.
- Es ist bereits daraufhingewiesen worden, daß bei einer Bemessung des Bewehrungselements unter Ausnutzung örtlicher plastischer Verformungen örtlich größere Relativverschiebungen zwischen Stahl und Beton auftreten können, als bei einer linearen Bemessung. Trotzdem muß die Gefahr einer Sprengwirkung, die zu einem Verbundversagen führt, vermieden werden. Die Rippengeometrie des erfindungsgemäßen Stahls ist im Hinblick auf diese Forderung optimal ausgebildet, und zwar durch einen Neigungswinkel der Schrägrippen zur Stabachse im Bereich zwischen 30° und 40°. Ferner auch durch Verringerung der Rippenhöhe h und des Rippenabstandes c gegenüber bekannten kaltgewalzten Stählen.
-
- ΔH:
- Umfangskraft, die für Relativverschiebungen maßgeblich ist
- ΔFR:
- Kraftanteil einer schrägen Rippe
- tan ρ:
- Werkstoffgröße, Reibungsbeiwert
- β:
- Neigungswinkel der Schrägrippen gegenüber der Stabachse
- Im folgenden sind die chemische Analyse, Verfahrensparameter der Herstellung und die für die vorliegende Erfindung wesentlichen Festigkeitskennwerte dreier Ausführungsformen der Erfindung angegeben.
- Istquerschnitt = 24,98 mm²
Zugfestigkeit Rm = 432 N/mm²Chemische Analyse: C Si Mn P S 0,06 0,20 0,56 0,021 0,037 - mechanisch entspannt
gerichtet
gealtert 100°, 60 min.Endquerschnitt = 19,75 mm² Querschnittsabnahme = 20,9 % Streckgrenze Re = 576 N/mm² Rm/Re = 1,076 Gleichmaßdehnung Ag = 3,62 % c/ds = 0,76 c/h = 13,5 - Die angegebenen Zahlen sind Mittelwerte aus 5 Einzelmessungen.
- Istquerschnitt = 63,62 mm²
Zugfestigkeit Rm = 451 N/mm²Chemische Analyse: C Si Mn P S N 0,05 0,14 0,47 0,014 0,028 0,008 - mechanisch entspannt
gerichtet
gealtert 110°, 30 min.Endquerschnitt = 50,14 mm² Querschnittsabnahme = 21,2 % Streckgrenze Re = 575 N/mm² Rm/Re = 1,061 Gleichmaßdehnung Ag = 2,8 % c/ds = 0,5 c/h = 11 - Die angegebenen Zahlen sind Mittelwerte aus 5 Einzelmessungen.
- Istquerschnitt = 145,90 mm²
Zugfestigkeit Rm = 431 N/mm²Chemische Analyse: C Si Mn P S N 0,08 0,11 0,50 0,016 0,044 0,007 - mechanisch entspannt
gerichtet
gealtert 100°, 60 min.Endquerschnitt = 111,78 mm² Querschnittsabnahme = 23,4 % Streckgrenze Re = 575N/mm² Rm/Re = 1,078 Gleichmaßdehnung Ag = 3,25 % c/ds = 0,49 c/h = 9,2 - Die angegebenen Zahlen sind Mittelwerte aus 5 Einzelmessungen.
- Die Stähle weisen ein Streckgrenzenverhältnis Rm/Re von 1,06 bis 1,08 auf, die Gleichmaßdehnung Ag liegt zwischen 2,8 und 3,6 %.
Claims (8)
- Betonrippenstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,05 bis 0,24 Gewichts-% und einem Mangangehalt von 0,2 bis 1,2 Gewichts-%, der kaltgewalzte Schrägrippen aufweist, die ohne die Ausbildung einer Längsrippe in Form von wenigstens zwei in Richtung der Stablängsachse verlaufenden Rippenreihen (3, 4, 5) angeordnet sind, und die folgende Geometrie aufweisen:
- Betonrippenstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis c/ds abhängig vom Stabnenndurchmesser ds in Millimetern, die folgenden Werte aufweist:
ds c/ds 4 bis 5,5 0,75 bis 1,0 6 bis 10,5 0,45 bis 0,75 11 bis 16 0,4 bis 0,65 - Betonrippenstahl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis c/h abhängig vom Stabnenndurchmesser ds in Millimetern die folgenden Werte aufweist:
ds c/h 4 bis 5,5 13 bis 16 6 bis 7,5 11 bis 13 8 bis 10,5 10 bis 11 11 bis 16 9 bis 10 - Betonrippenstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er drei Schrägrippenreihen (3, 4, 5) aufweist.
- Betonrippenstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen längs einer ein- oder mehrgängigen Schraubenlinie angeordnet sind.
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