NO176848B - Mekanisk sammenföyning av armeringsjern med sirkulært tverrsnitt - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for mekanisk sammenføyning av armeringsjern for betong, et slikt armeringsjern med sirkulært tverrsnitt for anvendelse av fremgangsmåten, og en mekanisk skjøt mellom to armeringsjern som er utformet i samsvar med oppfinnelsen. Oppfinnelsen finner særlig sin anvendelse i bygningsfaget ved konstruksjon av betongelementer eller bygninger av betong.

For å skjøte sammen armeringsjern må man legge vekt på at skjøten skal kunne oppta de strekkrefter som forekommer, og skjøten må også være prisbillig. Forskjellige løsninger har vært foreslått for slike armeringsjernskjøter, bl.a. benyttes en skjøtforbindelse med overlapping eller anvendelse av en konisk skrueforbindelse, eventuelt en klemforbindelse.

Disse løsninger har forskjellige ulemper både når det gjelder fremstillingen, monteringen og anvendelsen. Den kjente teknikk innebærer også løsninger som i enkelte tilfeller har en diskutabel mekanisk styrke, hvilket tvinger konstruktøren til å måtte overdimensjonere armeringsjernene for å sikre skjøten tilstrekkelig.

US 1919347 beskriver en skjøtforbindelse mellom armerings jern med gjengede endepartier og ved hjelp av en gjenget hylse som er lengre enn endepartiene for at disse skal kunne føres inn til midten av hylsen, hvoretter denne blir klemt sammen rundt begge endepartier. Gjengingen av endene vil imidlertid representere en svekning ved at gjengediameteren blir mindre enn armeringsjernenes nominelle diameter.

DE 1784383 gjelder en gjenget stangende som er innrettet for å skrus inn i en hylse, og gjengesnittingen er utført uregelmessig for å deformere hylseenden under sammenskruingen. Også her er gjengediameteren av den gjengede ende av stangen mindre enn stangens ytterdiameter lenger inne.

DE 3003025 beskriver videre en fremgangsmåte for sammenføyning av armerings jern ved hjelp av en hylse. For å utføre sammenføyningen er det benyttet et gjenget element som er sveiset fast til enden av armeringsjernene. En sveiseforbindelse på et slikt sted vil imidlertid kunne medføre sprøhet og svekkingspartier, nettopp i et område hvor maksimal kraftover-føring skal finne sted.

Endelig beskriver FR 1426844 en fremgangsmåte og apparatur for utførelse av armeringsforbindelser, nærmere bestemt for å forbinde endene av to armeringsstenger ved hjelp av en skjøtehylse av stål. Den fremgangsmåte som er valgt må imidlertid kunne klassifiseres innenfor teknikken "klemforbindelser" og med samtlige av de ulemper som er anført i denne beskrivelse. Stålhylsen skal føres inn på stangendene og deretter ved hjelp av en maskin presses sammen slik at hylsematerialet overskrider sin flytegrense og delvis trenger inn i overflatematerialet i stengene.

Det gjelder naturligvis forskrifter for både styrken av armeringsjernet og skjøten mellom slike, og disse forskrifter bestemmer da dimensjoneringen av elementene. Enkelte land, særlig de anglosaksiske, har også svært strenge forskrifter for glidningen mellom jernet og betongen og kontroll av denne.

I Storbritannia gjelder f.eks. normen BS-81 10: part 1: 1985-3-12-8.16.2 for armeringsjern med sirkulært tverrsnitt, og denne norm innebærer at armeringsjernene må kunne motstå et strekk som tilsvarer 60 % av armeringsjernets flytegrense, og hvor videre forlengelsen etter en slik strekkpåkjenning ikke må overskride 0,1 mm. I andre land kan tilsvarende normer være enda strengere.

Slike forsøk er vanskelig å utføre på byggeplassen og krever dynamometrisk målutrustning, hvilket øker kostnaden for byggelementene betydelig.

Hvis på den andre side fremstillingen av de enkelte byggelementer ikke har vært utført tilstrekkelig nøyaktig kan det skje under forsøkene at skjøten mellom tilstøtende armeringsjern svikter eller er det element som ikke tilfredsstiller de oppsatte normer. I slike tilfeller må skjøten bygges opp på ny, og dette innebærer en betydelig merkostnad på byggeplassen. Imidlertid krever også en så nøyaktig fremstilling at ingen av elementene overskrider normene, en så omhyggelig arbeidsgang og et kontroll-apparat som er så rigorøst at heller ikke dette er kostnadsmessig særlig gunstig.

Hovedformålet for den foreliggende oppfinnelse er å skaffe til veie en fremgangsmåte for å kunne utføre en mekanisk sammenføyning av armeringsjern for betong, armeringsjern for betong fremstilt med denne fremgangsmåte, og en mekanisk skjøt forbindelse mellom tilstøtende armeringsjern utført på denne måte, og oppfinnelsen gir fordelene av stor sikkerhet under anvendelsen, lett fremstilling og konkurransedyktig prisnivå, samtidig som de ulemper som er nevnt ovenfor unngås eller reduseres.

Når det gjelder sikkerheten under anvendelse viser strekkforsøk på armeringsjernskjøter ifølge oppfinnelsen at brudd først oppstår utenfor selve skjøten og ikke lenger nær denne slik som man ofte har hatt erfaring med fra tidligere, og dette viser at oppfinnelsens skjøtforbindelse ikke danner noe svekkingsparti.

Videre sikres en lett fremstilling ved å benytte en gjenget forbindelseshylse, og denne teknikk tillater særlig posi-sjonsinnstilling av armeringsjernene, i tillegg til at tilstram-mingsmateriellet ikke behøver være for omfattende, hvilket særlig er en fordel ved anvendelse på byggeplassen.

Når det gjelder kostnadene ligger også den foreliggende oppfinnelse til rette for moderate beløp, ved at det bare er behov for en begrenset fabrikasjonsprosess under anvendelse av konvensjonelle og ikke særlig kravstore hjelpemidler.

Ifølge oppfinnelsen tas sikte på at de aller strengeste krav til deformasjon overholdes, selv når forskriftene tilsier strekkforsøk med strekkspenninger som går opp til 80 % av armeringsstålets flytegrense. Oppfinnelsens armeringsjern og mekaniske skjøt ligger til rette for strekkforsøk av samtlige gjengede endepartier av armeringsjernet, hvilket er meget viktig når det gjelder kvalitetssikringen og gjennomprøvingen av de benyttede elementer i en konstruksjon.

Det er således, slik det også fremgår av det etter-følgende patentkrav 1, skaffet til veie en fremgangsmåte for mekanisk sammenføyning av armeringsjern for betong og med sirkulært tverrsnitt og nominell diameter, særlig innen bygningsindustri for konstruksjon av bygningselementer eller bygninger av betong der skjøtforbindelser tillates utført ved at armeringsjernenes ender blir gjenget og skrudd mot hverandre i en innvendig gjenget forbindelseshylse. Fremgangsmåten er særlig kjennetegnet ved at en eller begge armeringsjernenes ender først kaldstukes slik at det dannes et forsterket endeparti med tilnærmet samme diameter over hele partiets lengde, hvilken diameter er større enn den nominelle diameter, og deretter gjenging av hvert forsterket endeparti slik at gjengenes gjengediameter blir lik eller holdes større enn den nominelle diameter.

Et armeringsjern og en skjøt ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av de etterfølgende patentkrav 6-11.

Oppfinnelsen skal nå beskrives i form av ikke be-grensende utførelseseksempler, idet det vises til de ledsagende tegninger, hvor fig. 1 skjematisk viser forbindelsen mellom to armeringsjern ifølge en fremgangsmåte i samsvar med oppfinnelsen, fig. 2 viser en mekanisk forbindelse mellom to innspente armeringsjern, fig. 3 viser et tredje eksempel på en mekanisk forbindelse mellom et armeringsjern for betong og en forankring, og fig. 4 viser skjematisk et apparat for kaldstuking av endene av armeringsjern ifølge oppfinnelsen.

Innenfor byggeindustrien benyttes sammenhengende armeringsstenger som strekker seg over hele lengden av de omsluttende betongelementer, og armeringsstengene er satt under strekk for å gi trykkforspenning til betongelementene. Størrelsen av strekket og plasseringen av armeringen må bestemmes nøyaktig på forhånd.

I praksis er de sammenhengende armeringsstenger dannet av kortere armeringsjern som er skjøtt sammen butt i butt, og skjøten for å sammenføye de enkelte armeringsjern må da naturligvis også kunne tåle det strekk som armeringsj ernene skal utsettes for, være lett å plassere og dessuten være prisgunstig.

Som tidligere nevnt er det foreslått forskjellige løs-ninger for slike skjøt forbindelser såsom skjøting med overlapping eller forskjellige former for klemforbindelser, men disse løs-ninger krever betydelige foranstaltninger for montasjen og har en rekke ulemper.

Den mekaniske skjøtforbindelse som den foreliggende oppfinnelse omfatter tillater at to armeringsjern 1 og 2 kan festes butt i butt, særlig koaksialt til hverandre, slik som vist på fig. 1, og en f orbindelseshylse 3 benyttes da for opptak av de to motstående ender 4 og 5 av armerings jernene, idet disse ender er gjenget.

Når det gjelder armeringsjernenes utvendige gjenger og forbindelseshylsens tilsvarende innvendige gjenger kan to løsninger benyttes: Den ene tilsier at begge ender 4 og 5 er høyre- eller venstregjenget, og forbindelseshylsen 3 kan da være gjennomgående tilsvarende høyre- eller venstregjenget. I dette tilfelle må ett eller begge armeringsjern dreies i forhold til hylsen for å skrus inn i denne. Den andre løsning tilsier at endene henholdsvis er venstre- og høyregjenget, og forbindelseshylsen 3 er da tilsvarende motsatt gjenget i sine to endepartier, hvorved armeringsjernene kan stå i ro mens forbindelseshylsen skrus inn på begge ender samtidig.

Oppfinnelsen omfatter begge løsninger og begrenses ikke til den ene eller den andre av disse.

Imidlertid er det kjent at dersom et enkelt gjengesnitt utføres på enden av et armeringsjern vil strekkfastheten avta i det gjengede område på grunn av den noe mindre gjengediameter. En skjøtforbindelse hvor de motstående ender av armeringsjernene uten videre er gjenget slik vil derfor gi svekkingspartier i den sammensatte armeringsstang.

Med den mekaniske skjøt som oppfinnelsen presenterer er det derfor sørget for en forsterkning av armeringsj ernenes ender slik at disse kan motstå minst like stor strekkraft som den øvrige del av jernene.

Ved store strekkpåkjenninger vil derfor ikke brudd oppstå i nærheten av de forsterkede ender, men lenger inne på armerings jernets hoveddel. Dimensjoneringen av jernene kan derfor nå istedet bygge på hoveddelens tverrsnitt og ikke som tidligere på den tradisjonelt svekkede del som den gjengede ende represent-erer. Med samme krav til strekkstyrke vil derfor oppfinnelsens armeringsjern kunne dimensjoneres slankere, hvilket gir en øko-nomisk fordel.

Ifølge oppfinnelsens hovedtrekk skjer forsterkningen av armeringsjernenes ender ved at det før gjengene snittes utføres en kaldstuking slik at diameteren ved endene øker.

Det skal imidlertid presiseres at denne kaldstukeopera-sjon, i motsetning til hva som ofte er vanlig, begrenses til 30 % eller mindre, gjerne mellom 10 og 30 %, mens det er vanlig å utføre kaldstuking slik at diameterøkningen blir over 30 %. F.eks. vil et armeringsjern med diameter 40 mm lett kunne stukes sammen til endepartiet får en ny diameter på 55 mm eller mer, og en slik ekstrem diameterøkning gir ikke den ønskede forsterkning, faktisk vil jernet svekkes på grunn av overgangsfenomener der diameterendringen er størst.

Den valgte verdi mellom 10 og 30% gir derfor en økning av strekkstyrken på grunn av at diameteren blir større, og samtidig oppnås en svak økning av det innvendige materialtrykk slik at det ikke dannes et svekkingsparti ved diameterovergangen.

Tabell 1 nedenfor viser en oversikt over typiske diameterendringer som følge av kaldstuking av et armeringsjerns ende før denne ende gjenges, og tabellens kolonner viser den nominelle diameter ø for armeringsjernet, den utvendige diameter dx i det utvidede område og før gjengingen utføres, og forholdet mellom diameterforskjellen og den nominelle diameter, idet dette forhold angir den prosentvise diameterutvidelse.

Tallene i tabellen viser at kaldstukingen kan utføres slik at den prosentvise utvidelse avtar etter hvert som den nominelle diameter av armeringsjernet øker. Når den utvidede armeringsjernende gjenges bør gjengediameter d2 fremdeles være noe større enn den nominelle diameter ø av jernet for øvrig.

Materialutvidelsen bør fortrinnsvis skje som en kaldstuking, dvs. utføres uten oppvarming av armeringsjernendene. En utvidelse med oppvarming fører nemlig til at jernet kan miste herding og bli sprøere fordi avkjølingen ikke skjer under tilstrekkelig kontroll. Jernet får vanligvis større hardhet, men blir tilsvarende sprøere, idet det blir en form for overherding, og dette danner da svekkingssoner. En varmstuking kan heller ikke utføres på byggeplassen, men det benyttes spesielle ovner som krever energitilførsel som ikke alltid er tilgjengelig i nærheten .

Armeringsjern eller -stål utføres vanligvis av et strekkfast stålmateriale med tilsetning av karbon og mangan, og slikt stål er vanligvis svært følsomt overfor uheldige herde-påkjenninger som vil være en naturlig følge av en varmstuke-prosess, og også av denne grunn er kaldstuking å anbefale.

Lengden av det gjengede parti på armeringsjernenes ender må stå i forhold til jernets diameter ø for å gi tilstrekkelig grad av sikkerhet, og en passende verdi kan være 0,7 ganger diameteren eller lengre, for å kunne motstå de rådende strekk-påkj enninger.

Den mekaniske skjøt ifølge oppfinnelsen kan likeledes benyttes for fastmonterte armeringsjern som altså ikke er bevege-lige, et eksempel på dette er vist på fig. 2. I dette tilfelle kan det ene 1 av armeringsjernene ha et gjenget parti med dobbel lengde, utført på den utvidede ende, og forbindelseshylsen 3 kan da før sammenføyningen være påskrudd dette gjengede parti for deretter å skrus ut fra dette og inn på det motstående tilsvarende gjengede parti på enden 5 av det andre armeringsjern 2. De gjengede ender 4 og 5 har da gjengene skåret i samme retning.

Oppfinnelsens skjøt kan også benyttes der hvor man ønsker at et armeringsjern 1 skal monteres fast til en forankring slik som vist på fig. 3, og i dette tilfelle har også den gjengede ende 4 først fått utvidet diameter i en kaldstukprosess for å forsterkes, og deretter festes denne ende til en forankrings-hylse 6 som er fast forbundet med den omsluttende betongblokk 7.

Forøvrig armeringsjernene 1 og 2 og deres utvidede og gjengede ender 4 hhv. 5 på sedvanlig måte forhåndsstrekkes for å tilfredsstille de strekkforsøk som enkelte forskrifter forut-setter. Denne forhåndsstrekking tjener til på forhånd å oppta eventuelle skyvninger og forlengelser, særlig i disses ender, slik at etterfølgende strekkforsøk på de ferdige betongelementer viser mindre forlengelser. Det er ikke behov for dynamometrisk utrustning på byggeplassen eller at gjengingen utføres med en spesielt stor grad av nøyaktighet.

For altså å kunne utføre en mekanisk skjøt mellom to armeringsjern, ifølge den foreliggende oppfinnelse, går man frem på følgende måte: - armeringsjernenes ender 4,5 kaldstukes slik at de får større diameter,

- de utvidede ender 4,5 gj enges,

- den ene eller begge ender 4, 5 strekkes, og skjøten utføres på arbeidsplassen.

Et eksempel på slik strekk forspenning av enden av et armeringsjern 1 er vist på fig. 4, hvor armeringsjernet er vist innspent i en gjenget spennhylse 11 som ligger an mot en anleggs-plate 9 utenfor den ene ende 8 av apparatets kraftsylinder 6. Når strekket utføres låses armer ingsj ernet fast slik som vist på figuren, og sylinderen 6 aktiveres slik at armeringsjernets ende 4 utsettes for strekk i lengderetningen. Spennhylsen 11 spennes da mot platen 9 og sylinderen 6 virker direkte på enden 4. For merking av den forstrukkede armeringsjernende kan sylinderens ende 8 ha en merkespiss som avsetter et permanent merke på den utvidede ende 4.

For å tilfredstille de gitte normer strekkes gjerne armeringsjernenden med en kraft som tilsvarer mellom 70 og 95 % av flytegrensen for jernet. Denne fremgangsmåte for å lage armeringsjernelementer gir den ønskede forming av endene, både ved at disse blir utvidet ved stuking, gjenget og strukket.

Det er klart at andre utførelsesformer av oppfinnelsen vil kunne tenkes av fagpersonell uten at dette går ut over oppfinnelsens ramme som fastlegges av de etterfølgende patentkrav.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for mekanisk sammenføyning av armeringsjern (1, 2) for betong og med sirkulært tverrsnitt og nominell diameter (ø), særlig innen bygningsindustri for konstruksjon av bygningselementer eller bygninger av betong der skjøtforbindelser tillates utført ved at armeringsjernenes ender (4, 5) blir gjenget og skrudd mot hverandre i en innvendig gjenget forbindelseshylse (3), KARAKTERISERT VED at en av eller begge armeringsjernenes (1, 2) ender (4, 5) først kaldstukes slik at det dannes et forsterket endeparti med tilnærmet samme diameter (dx) over hele partiets lengde, hvilken diameter (dx) er større enn den nominelle diameter (ø), og deretter gjenging av hvert forsterket endeparti slik at gjengenes gjengediameter (d2) blir lik eller holdes større enn den nominelle diameter (ø).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at stukingen utføres over hele lengden av det forsterkede endeparti.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at stukingen utføres slik at det forsterkede endeparti får en tverr-snitts- eller diameterøkning på inntil 30 %.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at de stukede og gj engede ender (4, 5) av de armeringsjern (1, 2) som skal sammenføyes i en skjøtforbindelse, etter at gjengingen er utført blir forspent mekanisk ved sammenpressing.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at forspenningen utført som en mekanisk sammenpressing skjer ved en tilført kraft som tilsvarer mellom 70 og 95 % av armeringsjern-materialets flytegrense.

6. Armeringsjern for betong og med sirkulært tverrsnitt og nominell diameter (ø), særlig for anvendelse innen bygningsindustrien for konstruksjon av bygningselementer eller bygninger av betong og tilpasset fremgangsmåten ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED å ha minst én gjenget ende (4, 5) over et forsterket endeparti med hovedsakelig sylindrisk form og tilnærmet samme ytterdiameter (dx) over hele partiets lengde, idet diameteren (dx) er større enn armerings jernets nominelle diameter (ø), og at gjengene er utført slik at gjengediameteren (d2) er større eller lik den nominelle diameter (ø).

7. Armeringsjern ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at det gjengede forsterkede endeparti på den ene eller hver ende (4, 5) er mekanisk forspent ved sammenpressing.

8. Armeringsjern ifølge krav 6 eller 7, KARAKTERISERT VED at hvert forsterket endepartis lengde hovedsakelig tilsvarer armeringsjernets nominelle diameter (ø).

9. Mekanisk skjøt for armeringsjern med sirkulært tverrsnitt og for hovedanvendelse innen bygningsindustri for konstruksjon av bygningselementer eller bygninger av betong, utført ved hjelp av fremgangsmåten ifølge krav 1 og omfattende minst én f orbindelseshylse (3) ved minst ett innvendig gjengeparti, og to armeringsjern (1, 2) med nominell diameter (ø) og minst én ende (4, 5) innrettet for sammenføyning, KARAKTERISERT VED at enden innrettet for sammen-føyning har minst ett forsterket parti fremkommet ved kaldstuking og gjenget over et parti, idet gjengepartiet tilsvarer forbindelseshylsens (3) innvendige gjenger, at det forsterkede parti har et område med diameter (dx) større enn den nominelle diameter (ø), og at det gjengede parti har en gjengediameter (d2) som er større eller lik den nominelle diameter (ø).

10. Skjøt ifølge krav 9, KARAKTERISERT VED at diameteren av det stukede og forsterkede endeparti høyst er 30 % større enn den nominelle diameter (ø).

11. Skjøt ifølge krav 10, KARAKTERISERT VED at diameter-og tverrsnittsøkningen som følge av stukingen er avhengig av hvor stor nominell diameter armeringsjernet har, slik at forskjellen mellom ytterdiameteren av det stukede endeparti og den nominelle diameter er større jo mindre den nominelle diameter (ø) er, og at det stukede forsterkede endeparti har en lengde som minst tilsvarer lengden av det forsterkede partis gjengeparti.