DD288418A5 - Gewalzter armierungsstab mit hohen verbundeigenschaften - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen gewalzten Armierungsstab mit hohen Verbundeigenschaften fuer den schlaffen oder vorgespannten Einsatz im Stahlbetonbau. Sie bezweckt die Nachteile der bekannten Profilausbildungen zu vermeiden, den Herstellungsaufwand zu senken und die Verarbeitungseigenschaften zu verbessern. Die Erfindung hat die Aufgabe, insbesondere ein fuer hoeherfeste Armierungsstaehle geeignetes Profil zu entwickeln, dessen fR-Werte im oberen optimalen Bereich liegen und die Dauerschwingfestigkeit auf gleichen Werten zu halten. Demgemaesz sieht die Erfindung vor, dasz unter Beachtung der minimal zulaessigen Rippenabstaende und der maximal erreichbaren Rippenhoehen der Voelligkeitsbeiwert der Rippen vorzugsweise v0,83 jedoch groeszer v0,66 betraegt.{gewalzter Armierungsstab; Verbundeigenschaft; Stahlbetonbau; schlaffer vorgespannter Einsatz; Herstellungsaufwand; Verarbeitungsgemeinschaft, fR-Wert; Dauerschwingfestigkeit; Rippenabstand; Rippenhoehe; Voelligkeitsbeiwert}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betriff*, einen gewalzten Armierungsstab mit hohen Verbundeigenschaften für den schlaffen oder vorgespannten Einsatz im Stahlbetonbau.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Im Verbundwerkstoff Stahlbeton kommt den eingelegten Armierungsstählen die Aufgabe zu, die Im Nutzungszustand der Bauteile auftretenden Zugspannungen zu übernehmen. In der Zugzone dos Bauteils entstehen bei Belastung Risse im Beton, die

je nach Anzahl eine unterschiedliche Öffnungsweite besitzen.

Zur Sicherung des Korrosionsschutzes des Armierungsstahles soll möglichst eine größere Anzahl von Rissen mit geringen Rißbreiten entstehen. Eine Übertragung hoher Gebrauchsspannungen vom Stahl auf den Beton ist mit den walzrauhen Oberflächen glatter Armierungsstähle ohne Zusatzmaßnahme, wie z. B. Endverankerungen, nicht mehr möglich. Höherwertige Armierungsstähle werden deshalb mit einer profilierten Staboberfläche hergestellt, um in regelmäßigen Abständen einen quasi mechanischen Verbund zu erreichen. Dadurch wird die angestrebte Ausbildung zahlreicher Einzelrisse

mit geringen Rißbreiten gesichert.

Es sind entsprechend den jeweiligen Anforderungen eine Vielzahl von Profilausbildungen entwickelt worden. Für

untergeordnete Zwecke, insbesondere bei Armierungsstählen der unteren Festigkeitsklassen, werden den Stäben überwiegend

Querrippen warm oder kalt aufgewalzt. Bei höherwertigen Armierungsstählen haben sich zur Stabachse geneigte Schrägrippen,

sowohl für den Verbund als auch für die Verarbeitbarkeit, als günstig erwiesen.

Eine der wichtigsten Kenngrößen für den Verbund zwischen Stahl und Beton ist die mit dem Begriff „bezogene Rippenfläche"

definierte Profilierungsgröße. Unter „bezogene Rippenfläche" wird die senkrecht zur Stabachse projizierte Fläche aller zum

Verbund beitragender Rippenflächen Fr, bezogen auf die zwischen zwei Schrägrippen befindliche Mantelfläche Fm des Stabes,

verstanden.

Fm ·d_N t

wobei ν = Völligkeitsgrad der Schrägrippen

k = Anzahl der Schrägrippenreihen = 2

e = Zwischenraum der Schrägrippenenden :s 0,3 -d,

d_N = Nenndurchmesser

h_m = S-Rippenhöhe In der Mitte

t = SR-Abstand

Diese Verhältnisgröße fR gestattet einen qualitativen Vergleich der Verbundwerte unterschiedlicher Profile. Sehr hohe f_R-Werte bewirken zwar einen sehr großen Verbundwiderstand, der Bruch des Bauteils tritt jedoch im Bereich geringer Verschiebungen durch Spalten des Betons ein. Bei geringen f_R-Werten ist der Verbundwiderstand klein, der Bruch findet

hingegen erst nach großen Verschiebunger, zwischen Stahl und Beton statt.

Für die Profilierung hochfester Armierungsstähle haben sich Werte zwischen 0,060 s f_R < 0,13 als günstig erwiesen. Hierbei kommt es entscheidend darauf an, daß die Höhe und der Abstand der Schrägrippen sinnvoll aufeinander abgestimmt

sind. Die zwischen den Schrägrippen zur Verfügung stehende Beton-Scherfläche bestimmt das Verbundverhalten maßgeblich, vor allem im Bruchzustand. Der Abstand zwischen den Rippen muß folglich so bemessen sein, daß die ausgebildeten

Betonkonsolen keinesfalls frühzeitig abgeschert werden. Da somit der Verringerung der Rippenabstände Grenzen gesetzt sind, läßt sich ein hoher f_R-Wert nur durch große Rippenflächen Fr erreichen. Die z. B. von der GOST 5781 her bekannto Schrägrippenausbildung mit konstanter Höhe über die gesamte Rippenlänge ist fertigungstechnisch ungünstig und bewirkt ein schlechtes Dauerschwingverhalten der Stähle. Zur V:,nieidung

dieser Nachteile werden die Schrägrippen höherwertigar Armierungsstähle in ihrer Längsrichtung sichelförmig ausgebildet.

Die Sichelrippen weisen hierbei einen Völligkeitsgrad von ν = 0,66 der von Rippenhöhe und -länge gebildeten Rechteckfläche

auf. An den herkömmlichen Walzstraßen lassen sich Walzendtemperatur und Walzendruck nur in engen Grenzen erhöhen. Da auch die Schrägrippenbreite nur max. das 0,2fache des Stabdurchmessers betragen darf, lassen sich aufgrund der

Fließbehlnderunp des Werkstoffes auch bei tiefer ausgearbeiteten Kalibern nur Rippenhöhen von max. Vio des Stabdurchmessers erzielen. Somit bleiben auch die Möglichkeiten der f_R-Wert-Erhöhung durch die Schrägrippenhöhen begrenzt. Weitere Vorschläge sehen

deshalb eine Einbeziehung der Längsrippen in den Verbund, entwede> durch Tordieren der Stäbe, oder durch wellen- oder sägezahnförmige Ausbildung der Längsrippen vor.

Abweichend von der Sichelrippenform werden im DD-WP144086 und in dem DD-WP146839 höckerartige Erhöhungen in der Rippenmitte bzw. an den Rippenenden vorgeschlagen. Derartige Rippenausbildungen setzen jedoch eine spezielle Kalibrierung

der Walzen voraus, die mit den üblichen Abwalzfräsmaschinen nicht herstellbar ist.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung bezweckt die Nachteile der bekannten Profilausbildungen zu vermelden und den Herstellungsaufwand zu senken und die Verarbeitungseigenschaften zu verbessern.

Darlegung dos Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere für höherfeste Armierungsstähle geeignetes Profil zu entwickeln, dessen f_R-Werto im oberen optimalen Bereich lisgen und die Dauerschwingfestigkeit auf gleichen Werten zu halten. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß unter Beachtung der minimal zulässigen Rippenabstände und der maximal erreichbaren Rippenhöhen derVölligkeitsbeiwert der Rippen vorzugsweise ν = 0,83 jedoch größer ν = 0,66 beträgt. Vorteilhaft gehen die auf kreisrundem oder ovalem Kernquerschnitt angeordneten Quer- oder Schrägrippenhöhen an den Enden nicht gegen Null, sondern betragen vorzugsweise die halbe Höhe in Rippenmitte (ha = 0,5hm). Weiterhin verlaufen dio Rippen von der Rippenmitte zu den Enden kreis- bzw. parabelförmig.

Außerdem werden bei gleich-oder gegenläufiger Neigung der Schrägrippen auf beiden Stabseiten die fn-Werte gleichgehalten. Der Vorteil dieser Profilausbildung liegt darin, daß der sehr gute Verbund zwischen Stahl und Beton die Übertragung hoher Verbundspannungen ermöglicht. Unabhängig von der Ausführungsart der Armierungsstäbe mit rundem oder ovalem Kernquerschnitt mit oder ohne Längsrippen sowie gleich- oder gegenläufiger Rippenneigung auf beiden Stabseiten, wird eine optimale Ausnutzung der Werkstoffkennwerte erreicht. Dies führt, insbesondere bei höherfesten Stählen, zu einer spürbaren Senkung des Materialaufwandes.

Ausführungsbelsplel

Die kennzeichnende Profilausbildung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben werden. Es zeigen

Fig. 1: die Querschnittsdarstellung eines Stabes mit kreisrundem Kern und 2 Längsrippen Fig. 2: die Querschnittsdarstellung eines Stabes mit ovalem Kern ohne Längsrippen

Fig. 3: eine schematische Darstellung des Rippenhöhenverlaufes einer gestreckten Schrägrippe in unterschiedlicher Ausführung.

Der in Fig. 1 dargestellte Querschnitt des profilierten Armierungsstabes zeigt, daß der angenähert kreisrunde Kernquerschnitt 1

von zwei Schrägrippenreihen 2a und 2b umschlossen wird.

Diese Schrägrippen können, wie in dieser Darstellung, in zwei diametral angeordnete Längsrippen 3a und 3b einbinden, oder

wie bei der Ausführung mit ovalem Kern 6 ohne Längsrippen in Fig. 2 ineinander übergehen bzw. jeweils im Walzspalt enden.

Die Darstellung einer gestreckten Schrägrippe in Fig.3 zeigt den von der Sichelform abweichenden Rippenhöhenverlauf der Schrägrippe. Von der max. Rippenhöhe h_m in der Rippenmitte 4 verringert sich die Höhe der Schrägrippe kreisbogenförmig bzw.

parabelförmig zu den Endpunkten 5 nicht gegen Null, sondern auf das Maß h.

Diese Höhe h, am Ende der Schrägrippe kann dem gewünschten Völligkeitsgrad entsprechend variiert werden. Bei einer

vorteilhafterweise Schrägrippenausbildung mit h_a = 0,5 · h_m erhöht sich der Völligkeitsgrad der Schrägrippe gegenüber der

Sichelrippe, bei gleicher Rippenlänge und gleicher Rippenhöhe h_m von ν = 0,66 auf ν = 0,83. Unter Verwendung der vorstehenden Formel und der für einen 12 mm Nenndurchmesser üblichen Abmessungen der Schrägrippenhöhen h_m = 1,05mm und Schrägrippenabstände t = 8,6mm wird mit dem Völligkeitsgrad ν = 0,66 ein

rechnerischer Wert von f_R = 0,065 erreicht, der hingegen bei ν = 0,83 um 27% f_R = 0,082 ansteigt.

Claims (4)

1. Gewalzter Armierungsstab mit hohen Verbundeigenschaften für den schlaffen oder vorgespannten Einsatz im Stahlbetonbau, gekennzeichnet dadurch, daß unter Beachtung der minimal zulässigen Rippenabstände und der maximal erreichbaren Rippenhöhen der Völligkeitsbeiwert der Rippen vorzugsweise ν = 0,83 jedoch größer ν = 0,66 beträgt.

2. Armierungsstab nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die auf kreisrundem oder ovalem Kernquerschnitt angeordneten Quer- oder Schrägrippenhöhen an den Enden nicht gegen Null gehen, sondern vorzugsweise der halben Höhe in Rippenmitte h_a = 0,5 · h_m betragen.

3. Armierungsstab nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Rippenhöhenverlauf von der Rippenmitte zu den Enden kreis- bzw. parabelförmig verläuft.

4. Armierungsstab nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß bei gleich- oder gegenläufiger Neigung der Schrägrippen auf beiden Stabseiten die f_R-Werte gleichgehalten werden.