EP0765967B1 - Verfahren zur Herstellung eines Querkraftdornes und Querkraftdorn hergestellt nach diesem Verfahren - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Querkraftdornes und Querkraftdorn hergestellt nach diesem Verfahren Download PDF

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EP0765967B1
EP0765967B1 EP96810578A EP96810578A EP0765967B1 EP 0765967 B1 EP0765967 B1 EP 0765967B1 EP 96810578 A EP96810578 A EP 96810578A EP 96810578 A EP96810578 A EP 96810578A EP 0765967 B1 EP0765967 B1 EP 0765967B1
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C11/00—Details of pavings
    • E01C11/02—Arrangement or construction of joints; Methods of making joints; Packing for joints
    • E01C11/04—Arrangement or construction of joints; Methods of making joints; Packing for joints for cement concrete paving
    • E01C11/14—Dowel assembly ; Design or construction of reinforcements in the area of joints
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49789—Obtaining plural product pieces from unitary workpiece
    • Y10T29/49798—Dividing sequentially from leading end, e.g., by cutting or breaking

Definitions

  • the present invention relates to a method for Production of a shear force mandrel consisting of a Steel core and a stainless steel jacket, as well as a Shear force mandrel manufactured using this process.
  • Shear force pins are used for horizontal connection and Power transmission between two components. Especially they are used in the expansion joint area of two neighboring Floor slabs and for laying stair pedestals with subsequent components.
  • the shear force mandrels store or on both sides of the expansion joint in corresponding bearing sleeves, as shown for example in EP-A-0'119 652. While the horizontal stretching movement must be allowed, the relative vertical movement can be prevented.
  • shear force mandrels are inevitable in the expansion joint area Subject to environmental conditions and can therefore corrode. Accordingly, many providers have switched to Shear force mandrels made entirely of high quality stainless steel to manufacture. Such shear force mandrels are preferably made of Chrome-nickel-molybdenum steel. This is extraordinary expensive and still capable in certain areas of application not to meet the security requirements. According to Recent discoveries tend to be made entirely of stainless steel manufactured rods for hydrogen embrittlement, which the Strength of the material reduced.
  • EP-A-0'119 652 shows a solution in which the mandrel consists of a core made of structural steel and a jacket tube made of stainless steel, which is pressed firmly onto the core.
  • the connection between two horizontal components, which are made by means of the shear force spikes is made, movements in the vertical direction practically prevent relative to each other.
  • optimal shear force mandrels of the latter type Condition not enough to meet.
  • the insertion a steel core in a stainless steel jacket a certain game. It is not for economic reasons possible, all components of a shear force connection to manufacture from calibrated components. And even then a play-free insertion of a core into a jacket technical impossible.
  • the outside dimension of the core and the The inside dimension of the jacket has a tolerance field.
  • points the outer dimensions of the jacket open and close a tolerance zone Such a tolerance zone also shows the inner dimension of the bearing sleeve in which the transverse force mandrel rests.
  • all of these tolerances can add up.
  • the so obtained Game results in a certain freedom of movement vertical direction between two horizontal components, which are connected to one another by means of transverse force mandrel connections are. The vibrations occurring in the structure therefore lead to vertical movements that lead to corresponding crack formation in the Guide the area of the transverse force mandrel connections.
  • Shear force mandrel either with a plastic plug can be closed or you can in the open jacket ends Insert and insert stainless steel rondelles weld.
  • a core 1 consisting of a steel rod and on the other hand a jacket 2 consisting of a stainless steel tube.
  • the core 1 can be made from a conventional structural steel. While the steps a) to c) to be described below mostly in appropriately equipped steelworks can take place subsequent steps d) to h) in each company that manufactures technical construction products. In the Steps a) to c) the semi-finished product is manufactured, so to speak, while the subsequent steps d) to h) die order-specific packaging.
  • a first step a the mentioned jacket is made stainless steel pipe according to known technology on one appropriately dimensioned steel rod 1, so that the steel rod then forms the core 1.
  • the core 1 itself acts as a calibration mandrel, whereby the desired approximate freedom of play is guaranteed.
  • step b) is purely schematic with 20 a corresponding calibration tool is shown.
  • the core 1 is drawn into the jacket 2 with commercially available bar material of several meters in length.
  • the extraordinarily accurate and at least approximately The steel core is pulled in without play using the addition a particularly suitable oil for this.
  • the so obtained, in c) Semi-finished product is sent to a plant for the Manufacturing of technical building products supplied.
  • the receiver operation of the semi-finished product is long Bar material 3 in corresponding bar sections 4 from step d). This is symbolically represented by the Saw blade 30.
  • the core 1 As indicated schematically under e), is now the core 1 by a distance a from the jacket 2 pressed out. This section 5 above will be followed severed flush with the end of the jacket, as shown by f). thanks to the core 1 can be used by pulling in the oil corresponding hydraulic machines from the jacket 2 press out without any remaining deformation were found.
  • FIG. 2 shows one manufactured according to the invention Shear force mandrel 10 shown. While half of the Shear force mandrel 10 closed with a plastic plug 7 is the other end with one in the open jacket end 6 inlaid stainless steel rondelle. For certain applications, especially in the interior of buildings plastic plug 7 very well. The required Tightness is achieved by appropriate sealing lips 8 on Plastic plug 7. For applications with particularly high Load capacity is one in the open jacket end 6 if possible insert dimensionally accurate Rondelle 9 made of stainless steel and this finally weld with the jacket 2. Depending on The desired tightness can only be welded at certain points or be designed as a circumferential weld seam 11. The here somewhat increased strength does not result so much through a load-bearing effect of the Rondelle 9, but rather by the absolutely fixed core 1 in the jacket 2. This results a high-strength sandwich construction.
  • the wall thickness of the jacket 2 becomes one certain relation to the diameter of the steel core 1 choose. In general, however, you can use surprisingly small wall thicknesses of the cloak can be decreased. Usual dimensions of the Wall thickness of the stainless steel tube from which the jacket 2 is between 0.4 and 5.0 mm. The relative brings small wall thickness of the casing 2 made of stainless steel of course again financial advantages.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Querkraftdornes bestehend aus einem Stahlkern und einem Mantel aus rostfreiem Stahl, sowie einen Querkraftdorn hergestellt nach diesem Verfahren.
Querkraftdorne dienen der horizontalen Verbindung und Kraftübertragung zwischen zwei Bauelementen. Insbesondere werden sie eingesetzt im Dehnfugenbereich zweier benachbarter Bodendeckenplatten sowie zur Auflage von Treppenpodestplatten mit anschliessenden Bauelementen. Die Querkraftdorne lagern ein- oder beidseitig der Dehnfuge in entsprechenden Lagerhülsen, wie dies beispielsweise die EP-A-0'119 652 zeigt. Während die horizontale Dehnbewegung zugelassen werden muss, soll die relative vertikale Bewegung unterbunden werden.
Die Querkraftdorne sind im Dehnfugenbereich unweigerlich Umweltbedingungen unterworfen und können daher korrodieren. Entsprechend sind viele Anbieter dazu übergegangen, Querkraftdorne vollständig aus hochwertigem rostfreiem Stahl zu fertigen. Vorzugsweise sind solche Querkraftdorne aus Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl gefertigt. Dies ist ausserordentlich teuer und vermag trotzdem in gewissen Anwendungsbereichen den Sicherheitsvorstellungen nicht zu entsprechen. Gemäss neueren Erkenntnissen neigen vollständig aus rostfreiem Stahl gefertigte Stäbe zur Wasserstoffversprödung, welche die Festigkeit des Materials reduziert.
Aufgrund obiger Ueberlegungen ging man dazu über, Zug- oder Druckstäbe aus korrodierendem Stahl zur Verbindung zweier Betonelemente so zu gestalten, dass zumindest im Fugenbereich der Stab von einer Hülse aus korrosionsbeständigem Material umschlossen war und der Zwischenraum zwischen Hülse und Stahl mit einer aushärtenden Masse ausgegossen wurde. Während sich diese Lösung gemäss der DE-A-38 01 121 für Verankerungsstäbe bewährt hat, konnte sich dieses System für Querkraftdorne aus verschiedenen Gründen nicht durchsetzen.
Die wesentlichsten Probleme stellten sich bei der exakten Einbettung des Kernes in der Hülse und andererseits in der Fertigung solcher Querkraftdorne ein. Die Anmelderin ging daher dazu über, Hülsen aus rostfreiem Stahl abzulängen, diese als Mantel zu verwenden, in die kürzere korrodierende Stahlstäbe als Kern eingeschoben werden, und die offenen Enden mit einem Kunststoffstopfen zu verschliessen. Diese Lösung ergab Querkraftdorne, die sich bezüglich den Materialeigenschaften ausgezeichnet bewährt haben.
Die EP-A-0'119 652 (siehe Fig.6) zeigt eine Lösung, wobei der Dorn aus einem Kern aus Baustahl und einem Mantelrohr aus Edelstahl besteht, welches auf den Kern fest aufgepreßt ist. Wie bereits eingangs erwähnt, sollte die Verbindung zwischen zwei horizontalen Bauelementen, die mittels den Querkraftdornen hergestellt wird, Bewegungen in der vertikalen Richtung relativ zueinander praktisch unterbinden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die bezüglich der materiellen Zusammensetzung optimalen Querkraftdorne der letztgenannten Art diese Bedingung nicht genügend zu erfüllen vermögen. Das Einschieben eines Stahlkerns in einen Mantel aus rostfreiem Stahl bedingt ein gewisses Spiel. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es nicht möglich, sämtliche Komponenten einer Querkraftdornverbindung aus kalibrierten Bestandteilen zu fertigen. Und auch dann ist ein spielfreies Einschieben eines Kerns in einen Mantel rein technisch nicht möglich. Bei der bekannten Lösung ergeben sich aus fertigungstechnischen Gründen daher mehrere Toleranzfelder, die sich im ungünstigsten Fall summieren können. Zum einen weist das Aussenmass des Kernes sowie das Innenmass des Mantels ein Toleranzfeld auf. Zum andern weist das Aussenmass des Mantels ein Toleranzfeld auf und ein solches Toleranzfeld weist auch das Innenmass der Lagerhülse auf, in welcher der Querkraftdorn lagert. Wie bereits erwähnt, können sich all diese Toleranzen summieren. Das so erhaltene Spiel ergibt somit eine gewisse Bewegungsfreiheit in vertikaler Richtung zwischen zwei horizontalen Bauelementen, die mittels Querkraftdornverbindungen miteinander verbunden sind. Die auftretenden Schwingungen im Baukörper führen daher zu Vertikalbewegungen, die zu entsprechender Rissbildung im Bereich der Querkraftdornverbindungen führen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Querkraftdornes bestehend aus einem Stahlkern und einem Mantel aus rostfreiem Stahl zu schaffen, bei dem die derart hergestellten Querkraftdorne die vorgenannten Nachteile weitgehend nicht mehr aufweisen.
Diese Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Führt man während des Einziehens des Stahlkerns in den Mantel eine Kalibrierung des Aussenmasses des Mantels durch, so wird auch das Toleranzfeld zwischen Querkraftdorn und Lagerhülse, in der der Querkraftdorn lagert, reduziert.
Je nach Anwendungsbereich und entsprechenden Anforderungen kann der nach dem obgenannten Verfahren hergestellte Querkraftdorn entweder mit einem Kunststoffpfropfen verschlossen werden oder man kann in die offenen Mantelenden Rondellen aus rostfreiem Stahl einschieben und darin verschweissen.
In der anliegenden Zeichnung ist schematisch der Herstellungsablauf des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt sowie zwei Ausführungsbeispiele des nach diesem Herstellungsverfahren hergestellten Querkraftdornes. Es zeigt:
Figur 1 -
die verschiedenen Schritte der Herstellung von a) bis h) und
Figur 2 -
einen fertigen nach oben gezeigtem Verfahren hergestellten Querkraftdorn mit zwei verschiedenen Ausfertigungen des Endverschlusses.
Ausgangsmaterial für die Herstellung eines Querkraftdornes nach dem erfindungsgemässen Verfahren ist einerseits ein Kern 1 bestehend aus einem Stahlstab und andererseits ein Mantel 2 bestehend aus einem Rohr aus rostfreiem Stahl. Der Kern 1 kann dabei aus einem herkömmlichen Baustahl gefertigt sein. Während die nachfolgend zu beschreibenden Schritte a) bis c) meist in entsprechend ausgerüsteten Stahlwerken erfolgen, können die nachfolgenden Schritte d) bis h) in jeder Firma, die technische Bauprodukte herstellt, durchgeführt werden. In den Schritten a) bis c) wird sozusagen das Halbfabrikat gefertigt, während die nachfolgenden Schritte d) bis h) die auftragsspezifische Konfektionierung betreffen.
In einem ersten Schritt a) wird der erwähnte Mantel aus rostfreiem Stahlrohr gemäss bekannter Technologie auf einen entsprechend dimensionierten Stahlstab 1 aufgezogen, so dass der Stahlstab dann den Kern 1 bildet. Beim Enziehverfahren wirkt der Kern 1 selber als Kalibrierdorn, wodurch die angestrebte annähernde Spielfreiheit gewährleistet ist. Je nach Herstellungswerk kann gleichzeitig oder direkt anschliessend das Aussenmass des Mantels aus rostfreiem Stahl kalibriert werden. Rein schematisch ist in Schritt b) mit 20 ein entsprechendes Kalibrierwerkzeug dargestellt. Das Einziehen des Kerns 1 in den Mantel 2 erfolgt mit handelsüblichem Stangenmaterial von mehreren Metern Länge. Das ausserordentlich massgenaue und mindestens annähernd spielfreie Einziehen des Stahlkernes erfolgt mittels Beigabe eines hierzu besonders geeigneten Oeles. Das so erhaltene, in c) dargestellte Halbfabrikat wird an ein Werk für die Fertigung von technischen Bauprodukten geliefert.
Der Empfängerbetrieb des Halbfabrikates längt das Stangenmaterial 3 in entsprechende Stababschnitte 4 ab-Schritt d). Dies wird symbolisch dargestellt durch das Sägeblatt 30. Wie unter e) schematisch angedeutet, wird nunmehr der Kern 1 um eine Distanz a aus dem Mantel 2 hinausgepresst. Dieser vorstehende Abschnitt 5 wird danach bündig dem Mantelende abgetrennt, wie dies f) zeigt. Dank dem beim Einziehen verwendeten Oel lässt sich der Kern 1 mittels entsprechenden hydraulischen Maschinen aus dem Mantel 2 hinauspressen, ohne dass verbleibende Verformungen festgestellt wurden.
Manche Stahlwerken arbeiten beim Einziehen jedoch ohne Beigabe eines Oeles. In diesen Fällen wird man die abgelangten Stababschnitte 4 vor dem Auspressen von aussen kurzzeitig erwärmen, wodurch der Mantel 2 sich mehr aufwärmt als der Kern 1. Dies führt zu minimen Dehnungsdifferenzen, die das Auspressen des Kernes aus dem Mantel erleichtern.
Anschliessend an die Abtrennung des ausgestossenen Teiles 5 des Kernes 1 wird mittels derselben hydraulischen Presse von der Seite des abgetrennten Kernes her der Stahlkern 1 diesmal um die halbe Länge des abgetrennten Teiles 5, also um a/2, zurück in den Mantel 1 hineingepresst. Diese Situation ist in der Figur 1 g) dargestellt. Auf diese Weise erhält man einen Stab mit einem Stahlkern 1 und einem Mantel 2, wobei die offenen Mantelenden 6 den Stahlkern 1 beidseitig überragen. Im letzten Arbeitsgang gemäss Figur 1 h) werden nunmehr die offenen Mantelenden 6 verschlossen. So erhält man schliesslich den fertigen Querkraftdorn 10.
In der Figur 2 ist ein erfindungsgemäss hergestellter Querkraftdorn 10 dargestellt. Während die eine Hälfte des Querkraftdornes 10 mit einem Kunststoffpfropfen 7 verschlossen ist, ist das andere Ende mit einer in das offene Mantelende 6 eingelegten Rondelle aus rostfreiem Stahl verschlossen. Für gewisse Anwendungen, insbesondere im Gebäudeinnern, eignen sich Kunststoffpfropfen 7 sehr gut. Die erforderliche Dichtigkeit wird erreicht durch entsprechende Dichtlippen 8 am Kunststoffpfropfen 7. Für Anwendungen mit besonders hoher Tragkraft wird man in das offene Mantelende 6 eine möglichst massgenaue Rondelle 9 aus rostfreiem Stahl einlegen und diese schliesslich mit dem Mantel 2 verschweissen. Je nach gewünschter Dichtigkeit kann die Verschweissung nur punktweise oder als umlaufende Schweissnaht 11 gestaltet sein. Die hierbei etwas erhöhte Festigkeit ergibt sich nicht so sehr durch eine tragende Wirkung der Rondelle 9, sondern vielmehr durch den absolut fixierten Kern 1 im Mantel 2. Dies ergibt eine hochfeste Sandwichkonstruktion.
Wie die Messresultate erster Versuche gezeigt haben, ist die Festigkeit einer solchen Sandwichkonstruktion höher als bei einem einstückigen Querkraftdorn aus einem Vollstab. Entsprechend kann bei der Dimensionierung auf Querkraftdorne mit kleinerem Durchmesser zurückgegriffen werden. Dies ist nicht nur ein finanzieller Vorteil, sondern führt ebenso zu einer Massreduktion bei der Lagerhülse des Querkraftdornes und damit folglich zu einer erhöhten Betonüberdeckung der Lagerhülse, was abermals baustatische Vorteile hat.
Prinzipiell wird man die Wandstärke des Mantels 2 in einer gewissen Relation zum Durchmesser des Stahlkerns 1 wählen. Generell kann dabei jedoch auf erstaunlich geringe Wandstärken des Mantels zurückgegangen werden. Uebliche Dimensionen der Wandstärke des rostfreien Stahlrohres, aus dem der Mantel 2 gefertigt ist, liegen zwischen 0,4 und 5,0 mm. Die relativ geringe Wandstärke des Mantels 2 aus rostfreiem Stahl bringt selbstverständlich nochmals finanzielle Vorteile.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Querkraftdornes bestehend aus einem Stahlkern (1) und einem Mantel (2) aus rostfreiem Stahl, bestehend aus folgenden Schritten:
    massgenaues, spielfreies Einziehen eines Stahlkerns (1) bestehend aus einem Stahlstab aus nichtrostfreiem Stahl in einem als Mantel (2) dienenden Rohr aus rostfreiem Stahl;
    Ablängung des so gebildeten Stabes in den gewünschten Querkraftdorngrössen; gekennzeichnet durch :
    teilweises Ausstossen des Kernes aus dem Mantel und Abtrennen des ausgestossenen Teiles des Kernes;
    Rückstossen des Kernes um die halbe Distanz des ausgestossenen und abgetrennten Teiles;
    Verschliessen der offenen Mantelenden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die offenen Mantelenden (6) mit einem Kunststoffpfropfen (7) verschlossen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die offenen Mantelenden (6) mit in die offenen Enden hineingeschobenen Rondellen (9) aus rostfreiem Stahl verschlossen und verschweisst werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Einziehens das Aussenmass des Mantels (2) kalibriert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem teilweisen Ausstossen des Kernes aus dem Mantel die abgelangten Stäbe kurzzeitig von aussen erwärmt werden.
  6. Querkraftdorn hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spielfrei eingezogene Kern (1) kürzer als der Mantel (2) ist, und die offenen Mantelenden (6) mit einem Kunststoffpfropfen (7) verschlossen sind.
  7. Querkraftdorn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Mantels (2) aus rostfreiem Stahl zwischen 0,4 und 5,0 mm beträgt.
EP96810578A 1995-09-29 1996-09-03 Verfahren zur Herstellung eines Querkraftdornes und Querkraftdorn hergestellt nach diesem Verfahren Expired - Lifetime EP0765967B1 (de)

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