EP0601426A1 - Mehrteiliger Stahlstab, insbesondere Betonbewehrungsstab, Spannstab, Ankerstab oder dergleichen - Google Patents

Mehrteiliger Stahlstab, insbesondere Betonbewehrungsstab, Spannstab, Ankerstab oder dergleichen Download PDF

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EP0601426A1
EP0601426A1 EP93119168A EP93119168A EP0601426A1 EP 0601426 A1 EP0601426 A1 EP 0601426A1 EP 93119168 A EP93119168 A EP 93119168A EP 93119168 A EP93119168 A EP 93119168A EP 0601426 A1 EP0601426 A1 EP 0601426A1
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wave
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Stahlwerk Annahuette Max Aicher GmbH and Co KG
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Stahlwerk Annahuette Max Aicher & Co Kg GmbH
Stahlwerk Annahuette Max Aicher GmbH and Co KG
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    • E04C5/16—Auxiliary parts for reinforcements, e.g. connectors, spacers, stirrups
    • E04C5/162—Connectors or means for connecting parts for reinforcements
    • E04C5/163—Connectors or means for connecting parts for reinforcements the reinforcements running in one single direction

Definitions

  • the invention relates to a multi-part steel rod, in particular concrete reinforcement rod, tie rod, anchor rod or the like.
  • Reinforcement elements in construction consist of one or more part systems, such as Single bars or bundles of several individual elements. These systems are usually used side by side depending on the intended use.
  • Reinforcement elements for reinforced concrete usually consist of individual steel bars that are embedded in the concrete of the relevant component.
  • Tendons for prestressed concrete can each consist of a single element, e.g. also a steel rod, or a bundle of several individual elements, e.g. Steel wires or steel wire strands, which are arranged in cladding tubes to secure their longitudinal mobility for prestressing against the hardened concrete.
  • the tendons can subsequently be combined with the relevant component by injecting cement glue or - with pre-tensioning without bond - injected with a corrosion protection compound for reasons of corrosion protection.
  • One-piece systems such as steel rods, have the advantage that they are provided with a screw thread and can thus be anchored directly by screwing on anchoring bodies or can be lengthened by means of sleeves.
  • wedge anchors are usually used for anchoring, with either each element individually or all elements being able to be tensioned and anchored.
  • the object of the invention is to achieve greater security against failure of the entire system in a one-piece system, such as a steel rod.
  • a hot-rolled concrete reinforcement or anchor rod is known consists of two or more parallel to each other and complementary to a total cross-section with a circular envelope of the additional partial rods, in each of which a thread-like ribbing suitable for the engagement of anchoring means is arranged on the outer surface of the entire rod (DE-AS 18 13 627).
  • Two or more individual elements which can also have an oval cross section, are thus connected to form a system which can be handled like a one-piece system, but in which each individual element nevertheless works for itself.
  • Oblique ribs are indeed arranged on the inner contact surfaces of the partial rods; but this is only intended to ensure that the partial bars are completely enclosed by grouting material during subsequent grouting with mortar.
  • a concrete reinforcement bar with hot-rolled, helically extending ribs which are arranged on two opposite sides of the bar circumference and form parts of a thread, the longitudinal section of the bar in the area of the ribs showing a regular smooth undulating course in which the wave crests the ribs and the troughs between the ribs form troughs in the otherwise circular core cross section (DE 35 17 638 C2).
  • the advantages of this rebar are primarily in the manufacturing process.
  • the flat troughs are intended to act as pressure points during rolling, through which the threaded ribs can be filled with material more easily and, above all, more evenly.
  • the rounded shape of the ribs is also said to promote the filling of the ribs during rolling.
  • the cross-sectional area of the rod is practically constant over its length, which is also advantageous for the rolling process.
  • the invention makes a reinforcement element that can be handled like a one-piece system, but is still a multi-piece proposed, in which the partial rods enter into a positive connection with one another over their entire length as a result of the profiling on their inner contact surfaces.
  • redundancy of the reinforcement elements is unknown for the first time in construction. Due to the evenly wavy profile, the partial rods with their inner contact surfaces fit exactly to one another, so that a force transmission from one partial rod to the other partial rod is ensured, provided that both rods are fixed against separation from one another.
  • the fixation In the case of a reinforcement element concreted in, this fixation is readily provided by the concrete surrounding the reinforcement element.
  • the fixation can be achieved in the normal course by means of a cladding tube, which in turn is concreted in and injected with cement mortar;
  • the fixation In the anchoring area, the fixation can be achieved by an anchoring body, generally referred to as a nut, which has a continuous internal thread corresponding to the profiling of the partial rods.
  • the length of the wave crests is expediently shorter in the internal thread of the nut and the length of the wave troughs is somewhat longer than the same length of the wave crests and wave troughs of the partial bars.
  • the steel rod 1 shown in FIGS. 1 to 3 consists of two partial rods 2 and 3, which are each of the same design. As can be seen in FIG. 1, the partial rods 2 and 3 have an essentially oval cross section with two opposing curved side surfaces 4 and 5 or 6 and 7 and straight or slightly curved end surfaces 8 and 9.
  • the partial rods 2 and 3 are provided with a wave-shaped profile 10, which forms wave crests 11 and wave troughs 12 in between (FIGS. 1 and 4).
  • the wave-shaped profiling 10 expediently follows a sine line, in which the wave crests 11 rise above the original circumference 13 of the rod core, indicated by dashed lines, and the wave troughs 12 form troughs below the circumference 13 of the rod core.
  • the profile 10 is uniform; the length l of the wave crests 11 and the wave troughs 12 is the same.
  • the profiling 10 follows a helical line, so that the wave crests 11 ribs and the wave troughs 12 fillets of a screwable thread.
  • the two sub-bars 2 and 3 are, as can be seen above all from Fig. 2, with their inwardly directed side surfaces 5 and 6 placed close to each other so that the crests 11 of a sub-bar 2 or 3 exactly in the troughs 12 of the adjacent Sub-bar 3 or 2 fit and vice versa.
  • the two bars 2 and 3 are positively interlocked with each other in the axial direction.
  • annular enclosure which, in the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, consists of a nut 14 which has an internal thread 15 corresponding to the thread-like profile 10 of the bars 2 and 3.
  • the nut 14 stands here, for example, for an anchoring body that can be supported, for example, against an abutment plate, as well as for an encircling element or a connecting element arranged at any point along the length of the steel rod 1, e.g. a sleeve.
  • the profile of the internal thread 15 of the nut 14 has the same pitch s as the profile 10 of the partial bars 2 and 3, only due to the different diameter of the thread formed by the profiles 10 or the internal thread 15, the inclination of the threads to the longitudinal axis of the steel rod 1 for the partial bars 2 and 3 larger than for the nut 14.
  • the profiling of the internal thread 15 on the inside of the nut 14 basically follows the profiling 10 on the side surfaces 4, 5 or 6, 7 of the partial rods 2 and 3.
  • the measured between the turning points length l 1 of the wave crests 16 is less and the length l 2 of the wave troughs 17 is greater than the corresponding, respectively identical length l of the rods 2 and 3.

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Abstract

Ein mehrteiliger Stahlstab, insbesondere ein Betonbewehrungsstab, besteht aus zwei gleich ausgebildeten Teilstäben (2, 3) mit etwa ovalem Querschnitt und gewindeartiger, wellenförmiger Profilierung (10) an den gekrümmten Seitenflächen. Die Teilstäbe (2, 3) sind parallel zueinander und einander in Längsrichtung berührend so angeordnet, daß ein Wellenberg des einen Teilstabes (2) in ein Wellental des anderen Teilstabes (3) zu liegen kommt, wobei die Teilstäbe (2, 3) einen Gesamtquerschnitt mit kreisförmiger Umhüllender bilden. Zumindest über Teilbereiche ihrer Länge sind die Teilstäbe (2, 3) durch eine eine Trennung der Teilstäbe bei Belastung voneinander verhindernde Umschließung (14) fixiert, die ein entsprechendes Innengewinde aufweisen kann. Der Bewehrungsstab bildet so ein zwar wie ein einteiliges System handhabbares, aber dennoch mehrteiliges Bewehrungselement, bei dem die Teilstäbe infolge der Profilierung an ihrer inneren Berührungsfläche über ihre gesamte Länge eine formschlüssige Verbindung miteinander eingehen, die im eingebauten Zustand eine im Bauwesen bislang unbekannte Redundanz der Bewehrungselemente ermöglicht. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen Stahlstab, insbesondere Betonbewehrungsstab, Spannstab, Ankerstab oder dergleichen.
  • Bewehrungselemente im Bauwesen, wie z.B. schlaffe Bewehrungen für Stahlbeton, Spannglieder für Spannbeton, Zug- oder Druckglieder für Erd- und Felsanker bzw. Pfähle usw. bestehen aus ein- oder mehrteiligen Systemen, wie z.B. Einzelstäben oder Bündeln aus mehreren Einzelelementen. Üblicherweise werden diese Systeme je nach Verwendungszweck nebeneinander verwendet. Bewehrungselemente für Stahlbeton bestehen in der Regel aus einzelnen Stahlstäben, die in den Beton des betreffenden Bauteils eingebettet sind. Spannglieder für Spannbeton können aus jeweils einem Einzelelement, z.B. ebenfalls einem Stahlstab, oder aus einem Bündel aus mehreren Einzelelementen, wie z.B. Stahldrähten oder Stahldrahtlitzen, bestehen, die zur Sicherung ihrer Längsbeweglichkeit zum Vorspannen gegen den erhärteten Beton in Hüllrohren angeordnet sind. Die Spannglieder können nachträglich durch Injizieren von Zementleim in Verbund mit dem betreffenden Bauteil gebracht oder - bei Vorspannung ohne Verbund - aus Gründen des Korrosionsschutzes mit einer Korrosionsschutzmasse injiziert werden.
  • Einteilige Systeme, wie z.B. Stahlstäbe, haben den Vorteil, daß sie mit Schraubgewinde versehen und so durch Aufschrauben von Verankerungskörpern unmittelbar verankert oder durch Muffen verlängert werden können. Bei mehrteiligen Systemen, wie z.B. Litzenbündeln, werden zur Verankerung üblicherweise Keilverankerungen verwendet, wobei entweder jedes Element einzeln oder alle Elemente gemeinsam gespannt und verankert werden können.
  • Die Sicherheit von Bauwerken aus Stahl- oder Spannbeton hängt ganz wesentlich vom Bestand der Bewehrungselemente ab. Der die Bewehrungselemente umhüllende Beton, bei Spanngliedern der die Spannkanäle zur Herstellung eines nachträglichen Verbundes ausfüllende Zementmörtel, wirkt zwar korrosionsverhindernd. Gleichwohl liegen diese Bewehrungen unzugänglich und deshalb unkontrollierbar, wenn sie sich im Verbund mit dem betreffenden Bauteil befinden, auch nicht auswechselbar innerhalb des Bauwerks, so daß etwaige, den Bestand gefährdende Schäden, z.B. durch Korrosion, von außen nicht feststellbar sind. Zur Gewährleistung der Sicherheit behilft man sich deshalb damit, bei der Bemessung der Bewehrungseinlagen bzw. bei der Festsetzung der zulässigen Spannungen einen Sicherheitszuschlag in Ansatz zu bringen. Gleichwohl begegnen einteilige Systeme vor allem bei den Baubehörden immer stärkerer Skepsis, weil beim Versagen eines solchen Systems sofort das gesamte System ausfällt. Fällt demgegenüber bei mehrteiligen Systemen, z.B. einem Bündelspannglied, ein Element aus, können die übrigen Elemente die Sicherheit weiter gewährleisten.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem einteiligen System, wie es beispielsweise einem Stahlstab entspricht, eine größere Sicherheit gegen Versagen des gesamten Systems zu erreichen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe dient erfindungsgemäß die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung greift bei dieser Lösung teilweise zurück auf zwei an sich bekannte Gestaltungen. So ist einerseits ein warmgewalzter Betonbewehrungs- oder Ankerstab bekannt, der aus zwei oder mehr parallel zueinander verlaufenden und sich zu einem Gesamtquerschnitt mit kreisförmiger Umhüllender ergänzenden Teilstäben besteht, bei dem jeweils an der Außenfläche des Gesamtstabes eine für den Eingriff von Verankerungsmitteln geeignete gewindeartige Rippung angeordnet ist (DE-AS 18 13 627). Zwei oder mehr Einzelelemente, die auch ovalen Querschnitt haben können, sind so zu einem System verbunden, das zwar wie ein einteiliges System handhabbar ist, bei dem aber dennoch jedes Einzelelement für sich wirkt. An den inneren Berührungsflächen der Teilstäbe sind zwar Schrägrippen angeordnet; durch diese soll aber nur erreicht werden, daß die Teilstäbe beim nachträglichen Verpressen mit Mörtel vollständig von Verpreßmaterial umschlossen werden.
  • Weiterhin ist ein Betonbewehrungsstab mit warmgewalzten, schraubenlinienförmig verlaufenden Rippen bekannt, die an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Stabumfanges angeordnet sind und Teile eines Gewindes bilden, wobei der Längsschnitt des Stabes im Bereich der Rippen einen regelmäßigen glatten wellenförmigen Verlauf zeigt, in dem die Wellenberge die Rippen und die zwischen den Rippen gelegenen Wellentäler Mulden in dem ansonsten kreisförmigen Kernquerschnitt bilden (DE 35 17 638 C2). Die Vorteile dieses Bewehrungsstabes liegen vor allem im Herstellungsverfahren. Die flachen Mulden sollen beim Walzen als Druckstellen wirken, durch die die Gewinderippen leichter und vor allem gleichmäßiger mit Material ausgefüllt werden können. Durch die abgerundete Form der Rippen soll außerdem das Auffüllen der Rippen beim Walzen begünstigt werden. Die Querschnittsfläche des Stabes ist über dessen Länge praktisch konstant, was für den Walzvorgang ebenfalls vorteilhaft ist.
  • Mit der Erfindung wird ein zwar wie ein einteiliges System handhabbares, aber dennoch mehrteiliges Bewehrungselement vorgeschlagen, bei dem die Teilstäbe infolge der Profilierung an ihren inneren Berührungsflächen über ihre gesamte Länge eine formschlüssige Verbindung miteinander eingehen. Dadurch wird im eingebauten Zustand erstmals eine im Bauwesen bislang unbekannte Redundanz der Bewehrungselemente erreicht. Durch den gleichmäßig wellenförmigen Verlauf der Profilierung fügen sich die Teilstäbe mit ihren inneren Berührungsflächen exakt aneinander, so daß eine Kraftübertragung von einem Teilstab auf den anderen Teilstab gewährleistet ist, sofern beide Stäbe gegen eine Trennung voneinander fixiert sind.
  • Diese Fixierung ist bei einem einbetonierten Bewehrungselement ohne weiteres durch den das Bewehrungselement umgebenden Beton gegeben. Bei einem Spannglied kann die Fixierung im normalen Verlauf durch ein Hüllrohr erreicht werden, das seinerseits einbetoniert und mit Zementmörtel injiziert wird; im Verankerungsbereich kann die Fixierung durch einen Verankerungskörper, allgemein als Mutter bezeichnet, erreicht werden, der ein der Profilierung der Teilstäbe entsprechendes durchgehendes Innengewinde aufweist. Um das zum Aufschrauben der Mutter erforderliche Spiel zu schaffen, ist bei dem Innengewinde der Mutter zweckmäßig die Länge der Wellenberge etwas kürzer und die Länge der Wellentäler etwas länger ausgebildet als die jeweils gleiche Länge der Wellenberge und Wellentäler der Teilstäbe.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
    • Fig. 1
    einen Querschnitt durch einen aus zwei Teilstäben bestehenden Stahlstab gemäß der Erfindung,
    Fig. 2
    einen Längsschnitt durch den Stahlstab im Bereich einer Mutter,
    Fig. 3
    einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 und
    Fig. 4
    den Profilverlauf an der Oberfläche eines Teilstabes und an der Innenseite der Mutter in auseinandergezogener vergrößerter Darstellung.
  • Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Stahlstab 1 besteht aus zwei Teilstäben 2 und 3, die jeweils gleich ausgebildet sind. Die Teilstäbe 2 und 3 besitzen, wie Fig. 1 erkennen läßt, im wesentlichen ovalen Querschnitt mit zwei einander gegenüberliegenden gekrümmten Seitenflächen 4 und 5 bzw. 6 und 7 und geraden oder schwach gekrümmten Stirnflächen 8 bzw. 9.
  • Im Bereich der gekrümmten Seitenflächen 4 und 5 bzw. 6 und 7 sind die Teilstäbe 2 und 3 mit einer wellenförmigen Profilierung 10 versehen, die Wellenberge 11 und dazwischenliegende Wellentäler 12 bildet (Fig. 1 und Fig. 4). Die wellenförmige Profilierung 10 folgt zweckmäßig einer Sinuslinie, bei der sich die Wellenberge 11 über den - gestrichelt angedeuteten - ursprünglichen Umfang 13 des Stabkerns erheben und die Wellentäler 12 Mulden unterhalb des Umfangs 13 des Stabkerns bilden. Die Profilierung 10 ist gleichmäßig; die Länge l der Wellenberge 11 und der Wellentäler 12 ist gleich. Die Profilierung 10 folgt einer Schraubenlinie, so daß die Wellenberge 11 Rippen und die Wellentäler 12 Kehlen eines schraubbaren Gewindes bilden.
  • Die beiden Teilstäbe 2 und 3 sind, wie vor allem Fig. 2 erkennen läßt, mit ihren nach innen gerichteten Seitenflächen 5 und 6 einander berührend dicht aneinander gelegt, so daß die Wellenberge 11 eines Teilstabes 2 bzw. 3 genau in die Wellentäler 12 des benachbarten Teilstabes 3 bzw. 2 passen und umgekehrt. Die beiden Teilstäbe 2 und 3 sind so in axialer Richtung formschlüssig miteinander verzahnt.
  • Dieser Formschluß läßt sich allerdings nur aufrecht erhalten, solange gewährleistet ist, daß die Teilstäbe 2 und 3 sich zum Beispiel bei unterschiedlichen Axialkräften nicht aus dem Formschluß voneinander lösen können. Dies wird durch eine ringförmige Umschließung erreicht, die in dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Mutter 14 besteht, die ein der gewindeartigen Profilierung 10 der Stäbe 2 und 3 entsprechendes Innengewinde 15 aufweist. Die Mutter 14 steht hier beispielhaft für einen beispielsweise gegen eine Widerlagerplatte abstützbaren Verankerungskörper ebenso wie für ein an beliebigen Stellen entlang der Länge des Stahlstabes 1 angeordnetes Umschließungselement oder ein Verbindungselement, z.B. eine Muffe.
  • Die Profilierung des Innengewindes 15 der Mutter 14 besitzt die gleiche Steigung s wie die Profilierung 10 der Teilstäbe 2 und 3, nur ist infolge des unterschiedlichen Durchmessers des durch die Profilierungen 10 gebildeten Gewindes bzw. des Innengewindes 15 die Neigung der Gewindegänge zur Längsachse des Stahlstabes 1 bei den Teilstäben 2 und 3 größer als bei der Mutter 14.
  • Die Profilierung des Innengewindes 15 an der Innenseite der Mutter 14 folgt grundsätzlich der Profilierung 10 an den Seitenflächen 4, 5 bzw. 6, 7 der Teilstäbe 2 und 3. Um genügend Spiel zum Aufschrauben der Mutter 14 zu erreichen, ist - bei gleicher Gewindetiefe - die zwischen den Wendepunkten gemessene Länge l₁ der Wellenberge 16 geringer und die Länge l₂ der Wellentäler 17 größer als die entsprechende, jeweils gleiche Länge l der Stäbe 2 und 3.

Claims (3)

  1. Mehrteiliger Stahlstab, insbesondere Betonbewehrungsstab, Spannstab, Ankerstab oder dergleichen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
    a) der Stahlstab (1) besteht aus zwei gleich ausgebildeten Teilstäben (2, 3) mit etwa ovalem Querschnitt und gewindeartiger Profilierung (10) an den gekrümmten Seitenflächen (4, 5 bzw. 6, 7),
    b) die Profilierung (10) der Teilstäbe (2, 3) zeigt im Längsschnitt entlang einer Axialebene einen gleichmäßig wellenförmigen Verlauf, bei dem die Wellenberge (11) und die Wellentäler (12) jeweils die gleiche Länge (l) aufweisen,
    c) die Teilstäbe (2, 3) sind parallel zueinander und einander in Längsrichtung berührend so angeordnet, daß ein Wellenberg (11) des einen Teilstabes (2 bzw. 3) in ein Wellental (12) des anderen Teilstabes (3 bzw. 2) zu liegen kommt und daß sie einen Gesamtquerschnitt mit kreisförmiger Umhüllender bilden, wobei
    d) der Krümmungsradius der Seitenflächen (4, 5 bzw. 6, 7) der Teilstäbe (2, 3) dem Radius der Umhüllenden entspricht und
    e) die Teilstäbe (2, 3) zumindest über Teilbereiche ihrer Länge durch eine eine Trennung der Teilstäbe (2, 3) voneinander verhindernde Umschließung fixiert sind.
  2. Stahlstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberge (11) der Teilstäbe (2, 3) Gewinderippen und die Wellentäler (12) Gewindekehlen bilden und daß die Umschließung aus einer mit einem entsprechenden Innengewinde (15) versehenen Mutter (14) besteht.
  3. Stahlstab nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengewinde (15) der Mutter (14) so ausgebildet ist, daß bei gleicher Steigung (s) die Länge (l₁) der Wellenberge (16) kürzer und die Länge (l₂) der Wellentäler (17) länger ist als die jeweils gleiche Länge (l) der Wellenberge (11) und Wellentäler (12) der Teilstäbe (2 bzw. 3).
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