DE8717648U1

DE8717648U1 - Warmgewalzter Betonbewehrungsstab, insbesondere Betonrippenstab

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Publication number: DE8717648U1
Application number: DE8717648U
Authority: DE
Original assignee: Dyckerhoff and Widmann AG; Arbed SA
Current assignee: Walter Bau AG; Arcelor Luxembourg SA
Priority date: 1987-09-11
Filing date: 1987-09-11
Publication date: 1989-09-28
Also published as: JPH0635739B2; AU2204788A; US4922681A; EP0306887A1; BR8804697A; NO883998D0; ATE64166T1; NO883998L; EP0306887B1; AU595468B2; CA1306118C; ES2022561B3; DE3863149D1; DE3730490A1; JPH01158156A; ZA886357B

Description

mqewalzter Beⁱton?'ewehmp<i^<K<''**^<> *^>» insbesondere

Die Neuerung betrifft einen warmgewalzten Betonbewehrungsstab, insbesondere einen Betonrippenstab gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.

Betonbewehrungsstäbe dieser Art sind beispielsweise in Beton- und Stahlbetonbau 2/1973, Seiten 25 bis 35 beschrieben.

Bei schraubbaren Betonbewehrungsstäben ist den Rippen eine zweifache Aufgabe zugewiesen. Sie müssen einerseits einen ausreichenden Verbund im Beton gewährleisten und andererseits in ihrer Funktion als Teile eines Gewindes die erforderlichen Kräfte in einen Verankerungs- bzw. V*rbindungskSrper übertragen können, in den ein Ende des Betonbewehrungsstabes eingeschraubt ist.

Im Hinblick auf diese beiden Funktionen haben sich in der Praxis die als GEWI-Stahl (Warenzeichen) bekannt gewordenen Betonbewehrungsstäbe durchgesetzt, die in der obengenannten Zeitschrift beschrieben sind.

Diese Betonbewehrungsstäbe weisen, bezogen auf den Stabdurchmesser, verhältnismäßig breite Rippen in einem verhältnismäßig geringen Abstand auf. Das Verhältnis von Fußbreite der Rippe zu Nenndurchmesser des Betonstahls liegt etwa bei 3,7 und der Rippenabstand, gemessen in Längsrichtung des Betonstahle, bezogen auf den Nenndurchmesser bei 0,5. Dies entspricht einem Neigungswinkel &agr; der

•WS ii :

Rippen gegenüber der Längsachse des Betonbewehrungsstabes ▼on etwa 81,5°.

Aufgrund dieser Rippenfor» und Rippenanordnung sind kurze Gewindeverbindungen möglich und es ist wegen des verhältnismäßig großen Neigungswinkels &agr; der Rippen gegenüber der Längsachse des Betonbewehrungsstabes eine Selbsthemmung der Gewindeverbindung gewährleistet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Betonbewehrungsstab der im Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, der sich durch eine verbesserte dynamische Beanspruchbarkeit auszeichnet. Bs soll die durch die Gewinderippen verursachte Kerbwirkung verringert und damit die Dauerschwingfestigkeit im Bereich der Gewindeverbindung er- ·: höht werden.

P Die Aufgabe wird durch einen Betonbewehrungsstab mit den

jr Merkmalen gemäß den Schutzansprüchen 1, 3 oder 4 gelöst.

, Vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung sind den übrigen

Schutzansprüchen ru entnehmen.

Danach sind die Rippen wesentlich schlanker ausgebildet und weisen einen kleineren Neigungswinkel &agr; gegenüber der Längsachse des Betonstahls auf als im Falle des bekannten schraubbaren Betonbewehrungsstabes. Durch diese Maßnahmen wird nicht nur die Kerbwirkung erniedrigt und dcmit die dynamische Beanspruchbarkeit der Gewindeverbindung vergrößert, sondern auch der Füllgrad bein Warmwalzen und damit die Herstellbarkeit des Betonbewehrungsstab·· verbessert.

,: Un zu verhindern, daß durch den kleineren Neigungswinkel &agr;

_:: der Rippen gegenüber der Längsachse des Betonbewehrung·-

stäbe* die Grenze der Selbsthemmung für die Gewindeverbindung überschritten wird, sind Maßnahmen vorgesehen, um den Reibwert der für die Oewindeverbindung herangezogenen Rippenflanken des Betonbewehrungsstabes zu erhöhen. Solche Maßnahmen sind in den Ansprüchen 1, 3 und 4 genannt. Sie können einzeln oder in Kombination verwirklicht werden. Durch die erfindungsgemäße Änderung der Rippenform und Rippenanordnung, das heißt durch Verringerung des Verhältnisses b/h und des Neigungswinkels &agr; wird allerdings auch die für das Tragverhalten der Gewindeverbindung maßgebende Scherflache pro Längeneinheit verringert, so daß normalerweise die Lange des Verankerungs- bzw. Verbindungskörpers vergrößert werden muß, wenn die gleichen Kräfte übertragen werden sollen.

Eine Verlängerung des Verankerungs- bzw. Verbindungskörpers, die insbesondere im Hinblick auf die sich summierenden Walztoleranzen bei den Rippenabst&nden unerwünscht ist, läßt sich vermeiden, das heißt bei gleicher Länge lassen sich trotz verringerter Schertlache im Gewindebereich gleich hohe oder größere Kräfte übertragen, wenn die Scherfestigkeit des Betonbewehrungsstabes im Rippenbereich vergrößert wird. Dies geschieht gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß ein Betonbewehrungsstab verwendet wird, der im Rand- und Rippenbereich eine gegenüber dem Kern erhöhte Festigkeit besitzt. Derartige Betonbewehrungsstäbe sind beispielsweise unter dem Handelsnamen Tempcore-Stähle (al· Warenzeichen eingetragen) bekannt geworden. Solche Stähle werden dadurch hergestellt, daß sie beim Austritt aus dem letzten Walzgerüst einer Warmwalzanlage in der Randzone durch eine Wasserkühlstrecke derart intensiv abgekühlt werden, daß es in dieser Zone zu einem Härtegefüge kommt und daß die gehärtete Randzone nach Austritt des Stabes aus der Wasserkuhlstrecke durch den Wärmeinhalt der Kernzone angelassen wird. Stähle dieser Art und Verfah-

ran zur Herstellung derselben sind allgemein bekannt, so daß sich eine detaillierte Beschreibung erübrigt. Sie weisen nicht nur eine gegenüber dem Kern erhöhte Festigkeit sondern auch einen im Vergleich zu anderen warmgewalzten Betonbewehrungsstiben erhöhten Reibwert an ihrer Oberflache und damit im Rippenbereich auf. Sie sind deshalb auch im Hinblick auf diese Eigenschaft besonders für den Betonbewehrungsstab gemäß dieser Neuerung geeignet.

Aus derartigen Stihlen hergestellte Betonbewehrungsstabe mit der Form und Anordnung der Rippen gemäß der Neuerung zeichnen sich darüber hinaus durch eine verbesserte Duktilitit aus. Die Duktilität eines Betonbewehrungsstabes wird bestimmt durch die Gleichmaßdehnung, das Verhältnis Zugfestigkeit zu Streckgrenze und den Verbund. Bei erfindungsgemäßen Betonbewehrungsstäben lassen sich ohne Schwierigkeiten eine Gleichmaßdehnung 2 6%, ein Verhältnis von Zugfestigkeit zu Streckgrenze von i. 1,1 und ein ausreichender, durch die Oberflächenrauhigkeit des Stabes unterstützter, weicher bzw. milder Verbund realisieren.

Durch die Verringerung des Neigungswinkels &agr; der Rippen gegenüber der Längsachse des Betonstahls und bei einer Verringerung des Verhältnisses h/dt , das heißt der auf den Stabdurchmesser bezogenen Rippenhöhe, wird auch die bezogene Rippenfläche verringert. Dem kann dadurch entgegengewirkt werden, daß die Rippen verlängert werden, so daß sie sich in voller Höhe jeweils nahezu über den halben Stabumfang erstrecken und/oder daß die Rippen längs einer zweigängigen Schraubenlinie angeordnet werden. Diese beiden Maßnahmen wirken sich auch im Hinblick auf eine Vergrößerung der Scherfläche pro Längeneinheit, das heißt die Belastbarkeit der Gewindeverbindung, aus. Der Verringerung der bezogenen Rippenfläche kann aber auch dadurch entgegengewirkt werden, daß zwischen den Rippen Zusatzrippen oder

Einschnitte angeordnet werden. Wenigstens die Zusatzrippen, welche eine außerhalb der Schraubenlinie des Gewindes liegende Position aufweisen oder verbreitert sind, müssen eine so weit verringerte Rippenhöhe besitzen, daß durch sie das Aufschrauben des zugehörigen Verankerung- bzw. Verbindungskörpers nicht behindert wird. Der Durchmesser der zylindrischen Umhüllenden der Zusatzrippen muß deshalb kleiner sein als der Innendurchmesser des Gewindes des auf den Betonbewehrungsstab aufzuschraubenden Verankorungs- bzw. Verbindungskörpers.

Da die die bezogene Rippenfläche und damit den Verbund erhöhenden Zusatzrippen bzw. Einschnitte in ihrer Lage nicht durch die Schraubenlinie des Gewindes festgelegt sind, können sie zusätzlich zur Kennzeichnung des Betonbewehrungsstabes herangezogen werden, das heißt die Zusatzrippen bzw. Einschnitte können, da sie die Funktion des Gewindes der Gewinderippen nicht beeinträchtigen, gegebenenfalls in Verbindung mit den Gewinderippen in der für die Kennzeichnung hinsichtlich Stahlsorte oder Lieferwerk gewünschten Heise angeordnet werden.

Die Neuerung wird durch zwei Ausführungsbeispiele anhand von vier Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Abschnitt eines schraubbaren Betonbewehrungsstabes in einer Draufsicht;

Fig. 2 den Schnitt XI-II von Fig. 1;

Fig. 3 in einer vergrößerten Darstellung den Schnitt III-III von Fig. 1; und

Fig. 4 einen Abschnitt aus einem Betonbewehrungsstab mit Zusatzrippen und Einschnitten in einer Seitenansicht .

Der in den Figuren 1 bis 3 dargestellt· warmgewalzte Betonbewehrungsstab 1 weist einen, in Fig. 2 schraffiert dargestellten, kreisförmigen Kernquerschnitt 2 sowie zwei einander gegenüberliegende Reihen von längs einer Schraubenlinie angeordneten Rippen 3 und 4 auf, die Teile eines Ge-

I' windes zum Aufschrauben eines mit einem Gegengewinde ver-

sehenen Verankerungs- bzw. Verbindungekörpers bilden. Die

$ in gleicher Heise ausgebildeten Rippen 3 und 4 werden im

■i folgenden auch als Gewinderippen bezeichnet. Sie erstrecken

sich, wie Fig. 2 zeigt, in voller Höhe jeweils nahezu über den halben Stabumfang.

Zur Rennzeichnung der Rippenform und der Rippenanordnung dienen die folgenden, in den Figuren 1 bis 3 eingetragenen Größen:

b = Fußbreite der Rippe

ds = Nenndurchmesser des Betonstahls h = Rippenhöhe

R= Ausrundungsradius am Rippenfuß in mm

&agr; = Neigungswinkel der Rippe gegenüber der Längsachse 5

des Betonstahls in Altgrad

&bgr; * Neigungswinkel der Rippenflanke in Altgrad C - Abstand der Rippen, gemessen in Längsrichtung des

Betonbewehrungsstabes.

Die für die Belastbarkeit der Gewindeverbindung maßgebende Scherfläche pro Längeneinheit wird bestimmt durch die Fußbreite b, die Länge und den Abstand C bzw. den Neigungswinkel &agr; der Rippen. Gegenüber bekannten Gewindestäben is* die Fußbreite b der Rippe verkleinert. Die hierdurch bedingte Verringerung der Scherfläche wird teilweise " ~ch Vergrößerung der Rippenlänge und außerdem durch Erhöhung der Festigkeit des Betonbewehrungsstabes im Bereich der

&idigr; &idigr;

Randzone, das heißt im Rippenbereich, kompensiert. Die erhöhte Festigkeit im Rippenbereich wird dadurch erreicht, daß der warmgewalzte Stahl beim Austritt aus dem letzten Walzgerüst in der Randzone durch eine Wasserkfihlstrecke derart intensiv abgekühlt wird, daß es in dieser Zone zu einem Härtegefüge kommt und daß die gehärtete Randzone nach dem Austritt des Stahls aus der Wasserkfihlstrecke durch den Wirmeinhalt der Kernzone angelassen wird. Bin auf diese Weise hergestellter Betonbewehrungsstab zeichnet sich aufgrund der Zunderbildung im Rand- und Rippenbereich außerdem durch einen erhöhten Reibwert aus, der im Hinblick auf eine Selbsthemmung des Gewindes erwünscht ist.

Aufgrund der in den Schutzansprüchen 1, 3 und 4 angegebenen Rippenform und Rippenanordnung zeichnet sich der erfindungsgemäße Betonbewehrungsstahl durch eine erhöhte dynamische Belastbarkeit aus, so daß er mit den üblichen Verankerungs- bzw. Verbindungskörpern auch bei dynamisch beanspruchten Bauteilen eingesetzt werden kann.

Der in Fig. 4 dargestellte Betonbewehrungsstab unterscheidet sich von dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Betonbewehrungsstab dadurch, daß zwischen den Gewinderippen 3 Zusatzrippen 6 angeordnet sind und zwischen den Gewinderippen 4 Einschnitte 7. Diese Maßnahmen dienen der Verbesserung des Verbunds des Betonbewehrungsstabes mit dem Beton. Sie können erforderlich sein, wenn bei verringertem Neigungswinkel &agr; der Gewinderippen, das heißt bei einer vergrößerten Steigung des Gewindes der Abstand C zwischen den Gewinderippen ein bestimmtes Maß übersteigt und damit die bezogene Rippenfliehe zu klein wird. Falls ob nicht möglich oder unerwünscht ist, auf ein zwei- oder mehrgängiges Gewinde überzugehen und die Zusatzrippen lings der zusätzlichen Schraubenlinien eines solchen Gewindes anzuordnen, wenn also wie im dargestellten Fall die Zusatzrip-

• ·

&phgr; · # &igr;

..fr

pen 6 eine außerhalb einer solchen Schraubenlinie liegende Position aufweisen, Bussen sie eine gegenober den Gewinderippen 3 bzw. 4 so weit verringerte Rippenhöhe besitzen, daß durch die Zusatzrippen das Aufschrauben des zugehörigen Verankerungs- bzw. Verbindungskörpers nicht behindert wird. Der Durchmesser D der zylindrischen fJahüllenden der Zusatzrippen 6 süß deshalb kleiner sein als der Innendurchmesser des Gewindes des auf den Betonbewehrungsstab aufzuschraubenden Verankerungs- bzw. Verbindungskörpers. Anstelle von Zusatzrippen können auch Vorsprünge mit von einer Rippenform abweichenden Form, wie Koppen, vorgesehen werden.

Bei dem Betonbewehrungsstab nach Fig. 4 sind neben Zusatzrippen 6 auch Einprägungen beziehungsweise Einschnitte 7 aus Gründen der Veranschaulichung zweier prinzipieller Möglichkeiten dargestellt. Es können nur Zusatzrippen oder nur Einschnitte an beliebigen Stellen zwischen Gewinderippen 3 und/oder 4 vorgesehen werden. Hiermit wird auch die Möglichkeit geschaffen, durch die Anordnung der Rippen bzw. Einschnitte den schraubbaren Betonbewehrungsstab hinsichtlich Stahlsorte oder Lieferwerk zu kennzeichnen. So kennzeichnet die in Fig. 4 dargestellte Rippenanordnung die Stahlsorte Fe B 500 gemäß der Euronorm 80-85.

Claims

87/0403 GM Schutzansprüche:

1. Warngewalzter Betonbewehrungsstab (1), insbesondere Betonrippenstab, »it kreisförmigen oder nahezu kreisförmigen Kernquerschnitt (2) und zwei einander gegenüberliegenden Reihen von längs einer Schraubenlinie angeordneten Rippen (3, 4) mit etwa trapezförmigem Querschnitt, die Teile eines Gewindes zum Aufschrauben eines mit einem Gegengewinde versehenen Verankerung*- bzw. Verbindungskörpers bilden, und die mit den Definitionen b = Fußbreite der Rippe

ds = Nenndurchaiesser des Betonstahls h « Rippenhöhe

R = Ausrundungsradius am Rippenfuß in mm

&agr; = Neigungswinkel der Rippe gegenüber der Längsachse des

Betonntahls in Altgrad

&bgr; ■ Neigungswinkel der Rippenflanke in Altgrad eine Rippenform und Rippenanordnung aufweisen, welche den folgenden Bedingungen genügt

40° < &bgr; < 60°

1,0 < R < 3,0

gekennzeichnet durch die weiteren Bedingungen

0,04 £ h/d. si 0,06

1,5 S b/h £ 3,3 60° < &agr; < 30°

2. Betonbewehrungestab nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Randzone aus einem selbstangelassenen Härtegefüge, die eine gegenüber dem Kern erhöhte Festigkeit besitzt.

3. Betonbewehrungsstab nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine durch Sandstrahlen vergrößerte Oberflachenrauhigkeit.

• * *i*i

4. Betonbewehrungsstab nach Anspruch 1, gekennzeichnet, durch eine durch eine Korrosionsbehandlung vergrößerte Oberflächenrauhigkeit.

5. Betonbewehrungsstab nach einen der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (3, 4) längs einer zweigängigen Schraubenlinie angeordnet sind.

6. Betonbewehrungsstab nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand C de*: lippen (3 bzw. 4), genessen in Längsrichtung des Bewehrungsstabes, der Bedingung

0,40 &eacgr; C/d. ä 0,60 genügt.

7. Betonbewehrungestab nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rippen (3, 4) in voller Höhe jeweils nahezu über den halben Stabumfang erstrecken.

8. Betonbewehrungsstab nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rippen (3) Vorsprünge bzw. Zusatzrippen (6) angeordnet sind, von denen wenigstens diejenigen, welche eine außerhalb der ein- oder mehrgängigen Schraubenlinie liegende Position aufweisen oder verbreitert sind, eine so weit verringerte Rippenhöhe besitzen, daß durch die Zusatzrippen las Aufschrauben des zugehörigen Verankerung*;- bzw. Verbindungskörpers nicht behindert wird.

9. Betonbewehrungsstab nach einem der Ansprüche 1 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rippen (3, 6) linpragungen oder Einschnitt· (7) vorhanden sind.