Kupplungsmuffe
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsmuffe zur unlösbaren, zugfesten Verbindung von zwei Zugorganen, insbesondere zwei gleich dicken Endteilen von im Querschnitt runden Bewehrungsstäben für Beton.
Es besteht ein Bedürfnis, Bewehrungsstäbe, wie sie im Stahlbetonbau verwendet werden, zug- und druckfest zu kuppeln. Die Gründe, welche eine Kupplung bedingen, können verschiedener Art sein: Überschreitet die Länge eines Bauwerkes die Fabrikationslänge der Bewehrungsstäbe, kann ein Kuppeln derselben zwecks Verlängerung in Frage kommen.
Der etappenweise Baufortschritt eines Bauwerkes kann, zur Erreichung eines monolytischen Verhaltens, ebenfalls ein Kuppeln der Bewehrungseisen an den Nahtstellen erfordern.
Die Anschlusseisen vorfabrizierter, schwerer Betonelemente wie Stützen, Träger usw. müssen auf engem Raum gekuppelt werden.
Schwindfugen und durch den Bauvorgang bedingte Aussparungen verlangen eine nachträgliche Verbindung der Bewehrungsstäbe.
Es sind zahlreiche Verfahren vorgeschlagen worden, welche dieses Problem lösen sollen. Nur wenige dieser Verfahren werden laufend angewandt. Sie sind mit typischen positiven und negativen Merkmalen verbunden.
Im Vordergrund steht das Kuppeln der Bewehrungsstäbe durch Schweissen. Der Vorteil dieser einfachen und billigen Methode wird abgeschwächt durch die Gefahren der Versprödung durch Aufhärtung der Schweisstelle, sowie des Festigkeitsverlustes bei kaltverfestigten Bewehrungsstäben.
Stabenden mit grösserem Durchmesser wurden auf der Basis der Thermitschweissung mit mehr oder weniger Erfolg verbunden.
Eine andere Methode der Verbindung besteht im blossen Überlappen der Stabenden über eine längere Strecke, so dass die Verbindung durch Haftung der Stabenden im Beton zustandekommt. Auch diese einfache, vielverwendete Methode kann in besonderen Fällen zu Schwierigkeiten führen, insbesondere wenn durch das lange Überlappen der freie Raum für das Einbringen des Betons sowie das Rütteln verengt wird, oder wo statische Überlegungen eine solche Verbindung ausschliessen.
Rohrförmige weiche Pressmuffen stellen eine weitere gute Möglichkeit der zug- und druckfesten Verbindung von Bewehrungsstäben dar. Hier liegt das Problem eher auf der Seite des umständlichen Aufpressvorganges und der zum Teil schweren Geräte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsmuffe der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, dass sie durch einen sehr einfachen Pressvorgang, nämlich im Durchlauf durch eine Matrize, in ihren voll wirksamen Zustand gebracht werden kann, in welchem dann die Kupplungmuffe samt ihren Verbindungen mit dem Zugorganende mindestens so reissfest ist wie die Zugorgane selbst.
Die erfindungsgemässe Kupplungsmuffe ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus pressverformbarem Stahl besteht, ihre Bohrung eine im Längsprofil gezahnte Oberfläche hat, die von einer gehärteten Schicht umgeben ist, und dass mindestens drei sich über die ganze Muffenlänge erstreckende, die Zahnung durchdringende Nuten vorhanden sind.
Beiliegende Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Kupplungsmuffe und eine zu ihrer Pressverformung benützbare Vorrichtung dar. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt der Kupplungsmuffe,
Fig. 2 einen Seitenriss der Muffe nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in grösserem Masstab,
Fig. 4 einen schematischen Aufriss der Pressvorrichtung,
Fig. 5 einen Seitenriss in Richtung des Pfeiles V der Fig. 4,, und
Fig. 6 einen Querschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 4.
Die in den Fig. 1-3 gezeigte Kupplungsmuffe besteht im wesentlichen nur aus einem dickwandigen, hohlzylindrischen Teil 1, der aus pressverformbarem Stahl gefertigt ist; die Innenoberfläche 2 ist stark gezahnt, z. B. so wie in Fig. 3 gezeigt, wobei die Zahnung z. B. durch Einschneiden einer schraubenlinienförmigen Rille mit rundkonkavem Profil erhalten wurde und wobei die Enden der Zahnung konisch angeschnitten sind, wie an den Stellen 3 gezeigt ist. Vorzugsweise ist nur die an die Zahnung angrenzende Schicht gehärtet, z. B.
durch Flammhärtung oder Einsatzhärtung unter Abdeckung aller weich zu belassenden Flächen. Die Härte an der Oberfläche beträgt beispielsweise 62 Rockwell und die Dicke der Schicht beträgt z. B. 0,5 mm.
Besonders wichtig sind an der gezeigten Kupplungsmuffe die Längsnuten 4; es sind im Beispiel nach Fig. 2 vier solcher Längsnuten vorgesehen; es könnten aber nur drei, oder umgekehrt mehr als vier vorhanden sein. Sie erstrecken sich über die ganze Länge der Kupplungsmuffe und durchdringen die Zahnung an der Oberfläche; ihre Tiefe ist etwa ein- bis zweimal so gross wie diejenige der Verzahnung. Die Längsnuten 4 können entweder vor oder nach der Oberflächenhärtung der Zahnung eingearbeitet werden.
Wenn eine solche Kupplungsmuffe auf aneinander stossende Endabschnitte von zu verbindenden Zugorganen, insbesondere Bewehrungsstäben B einer schlaffen oder vorzugspannenden Betonbewehrung aufgepresst wird, z. B. im Durchlauf durch eine adäquat bemessene Matrize, fressen sich die Verzahnungsvorsprünge an den zwischen den Längsnuten 4 verbliebenen, vorzugsweise herausnehmbar eingesetzte, längsgeteilte Pressmatrize 10 mit konvergent-divergentem Durchlass 1 0a und einen Presstempel 11 auf, welcher mit Hilfe der Kolbenstange 12, die zu den Zylindern 7 gehören, in eine Längsbewegung versetzt wird. Die Grundplatte 6. der Stempel 11 und der Block 8 haben seitliche Durchlässe 6a, 1 la bzw. 8a für das seitliche Einfahren der zu verbindenden Stabenden B, bzw. für das Ausfahren der durch die Muffe verbundenen Stabenden.
Es hat sich gezeigt, dass die auf Bewehrungsstabenden aufgepresste Kupplungsmuffe an ihrer ganzen gehärteten Innenoberfläche feine Risse aufweist, diese aber keine schädliche Wirkung ausüben, offenbar dank dem, dass nur eine dünne Schicht, die an die Innenoberfläche angrenzt, hart und spröde ist. Es wäre an sich angezeigt, die Längsnuten 4 erst nach der Oberflächenhärtung der Zahnung einzuarbeiten, damit die an die Nutenflanken angrenzende Materialschicht ungehärtet bleibt.
Im Fall der Oberflächenhärtung nach dem Einarbeiten der Längsnuten ergibt sich im Gebrauch wohl eine Rissbildung auch in der an die Nutenflanken angrenzenden Schicht; diese Risse sind aber ungefährlich; der Vorteil dieser verzahnten Abschnitten ihrer Innenoberfläche 2 in das Material der Bewehrungsstäbe B hinein, wobei das Material der Kupplungsmuffe in solchem Masse fliesst , dass die Längsnuten beinahe verschwinden.
Ausführung vor derjenigen mit ungehärtet belassenen Nutenflanken liegt darin, dass die Herstellung billiger ist.
Coupling sleeve
The invention relates to a coupling sleeve for the permanent, tensile connection of two tension members, in particular two equally thick end parts of reinforcing bars for concrete that are round in cross section.
There is a need to couple reinforcing bars such as those used in reinforced concrete construction so that they are resistant to tension and compression. The reasons that require a coupling can be of various types: If the length of a structure exceeds the production length of the reinforcing bars, coupling them for the purpose of lengthening can be considered.
The step-by-step construction progress of a structure can also require the reinforcement bars to be coupled at the joints in order to achieve monolytic behavior.
The connecting irons of prefabricated, heavy concrete elements such as columns, beams, etc. must be coupled in a tight space.
Shrinkage joints and recesses caused by the construction process require a subsequent connection of the reinforcing bars.
Numerous methods have been proposed for solving this problem. Few of these procedures are used on an ongoing basis. They are associated with typical positive and negative traits.
The focus is on coupling the reinforcing bars by welding. The advantage of this simple and cheap method is weakened by the dangers of embrittlement due to hardening of the welding point, as well as the loss of strength in cold-hardened reinforcing bars.
Bar ends with a larger diameter have been connected with more or less success on the basis of thermite welding.
Another method of connection consists in simply overlapping the rod ends over a longer distance, so that the connection is made by the rod ends sticking to the concrete. This simple, widely used method can also lead to difficulties in special cases, especially if the long overlap narrows the free space for pouring the concrete and vibrating, or where static considerations rule out such a connection.
Tubular soft compression sleeves are another good option for the tensile and pressure-resistant connection of reinforcing bars. The problem here is more on the side of the cumbersome pressing process and the sometimes heavy equipment.
The invention is based on the object of improving a coupling sleeve of the type mentioned in such a way that it can be brought into its fully effective state by a very simple pressing process, namely by passing through a die, in which the coupling sleeve together with its connections the end of the tension member is at least as tear-resistant as the tension member itself.
The coupling sleeve according to the invention is characterized in that it consists of press-deformable steel, its bore has a surface which is toothed in the longitudinal profile and is surrounded by a hardened layer, and that there are at least three grooves extending over the entire length of the sleeve and penetrating the teeth.
The accompanying drawing shows an embodiment of the coupling sleeve according to the invention and a device that can be used for its compression deformation.
Fig. 1 is a longitudinal section of the coupling sleeve,
Fig. 2 is a side elevation of the sleeve according to Fig. 1,
3 shows a detail from FIG. 1 on a larger scale,
4 shows a schematic elevation of the pressing device,
5 shows a side elevation in the direction of arrow V in FIGS
FIG. 6 shows a cross section along the line VI-VI in FIG. 4.
The coupling sleeve shown in Figures 1-3 consists essentially only of a thick-walled, hollow cylindrical part 1, which is made of press-deformable steel; the inner surface 2 is strongly serrated, e.g. B. as shown in Fig. 3, the teeth z. B. was obtained by cutting a helical groove with a round concave profile and wherein the ends of the teeth are cut conically, as shown at 3 is shown. Preferably only the layer adjacent to the toothing is hardened, e.g. B.
by flame hardening or case hardening while covering all surfaces to be left soft. The hardness on the surface is for example 62 Rockwell and the thickness of the layer is z. B. 0.5 mm.
The longitudinal grooves 4 on the coupling sleeve shown are particularly important; there are four such longitudinal grooves provided in the example of FIG. but there could only be three or, conversely, more than four. They extend over the entire length of the coupling sleeve and penetrate the teeth on the surface; their depth is about once or twice as great as that of the teeth. The longitudinal grooves 4 can be incorporated either before or after the surface hardening of the teeth.
If such a coupling sleeve is pressed onto abutting end sections of tension members to be connected, in particular reinforcing bars B of a slack or prestressed concrete reinforcement, e.g. B. when passing through an adequately sized die, the toothed projections eat their way on the preferably removable inserted, longitudinally divided press die 10 with a convergent-divergent passage 10a and a press punch 11, which with the help of the piston rod 12, which remains between the longitudinal grooves 4 belong to the cylinders 7, is set in a longitudinal movement. The base plate 6, the punch 11 and the block 8 have lateral passages 6a, 11a and 8a for the lateral retraction of the rod ends B to be connected, or for the extension of the rod ends connected by the sleeve.
It has been shown that the coupling sleeve pressed onto the ends of the rebar has fine cracks on its entire hardened inner surface, but these have no harmful effect, apparently thanks to the fact that only a thin layer, which is adjacent to the inner surface, is hard and brittle. It would in itself be advisable to incorporate the longitudinal grooves 4 only after the surface hardening of the teeth so that the material layer adjacent to the groove flanks remains uncured.
In the case of surface hardening after the machining of the longitudinal grooves, cracks will probably also form in the layer adjacent to the groove flanks during use; however, these cracks are not dangerous; the advantage of these toothed sections of their inner surface 2 into the material of the reinforcing bars B, the material of the coupling sleeve flowing to such an extent that the longitudinal grooves almost disappear.
Execution before that with the groove flanks left unhardened is that the production is cheaper.