WO1986006777A1 - Barre filetee - Google Patents

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/16—Suspension cables; Cable clamps for suspension cables ; Pre- or post-stressed cables
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/02—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of low bending resistance, i.e. of essentially one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] extent
    • E04C5/03—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of low bending resistance, i.e. of essentially one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] extent with indentations, projections, ribs, or the like, for augmenting the adherence to the concrete

Definitions

  • the invention relates to a concrete reinforcement bar, in particular a tensioning bar, according to the preamble of claim 1, ie. H. on a threaded rod.
  • Such threaded rods are known from DE-PS 17 84 630.
  • This threaded rod has hot-rolled ribs which run in the shape of a very outer line and are arranged on two opposite sides of the rod circumference and form parts of a thread.
  • the full height of the ribs only extends over about a third of the rod circumference and, with their end faces merging into the smooth rod surface of the core cross section, are inclined towards one another.
  • the ribs, which are rolled onto the circular core cross-section have a trapezoidal cross-section with slightly rounded throats.
  • Such threaded rods are used, for. B. as slack reinforcement bars in reinforced concrete buildings or as tension rods in prestressed concrete buildings or z. B. also used in cables of cable-stayed bridges.
  • this threaded rod is advantageous, since during hot rolling the threaded ribs are more easily filled with material, which reduces the number of rejects.
  • the invention is based on the object of specifying a threaded rod of the type in question which can be easily manufactured, has high mechanical strength and high fatigue strength even in the event of load changes and in which the required tolerances, in particular in the area of connections, such as socket connections or connection points can be reduced.
  • the cross-section of the threaded ribs has a smooth course, a trough being provided between adjacent threaded ribs, which trough smoothly adjoins the course of the ribs.
  • These ribs are placed on the otherwise circular core cross section, the troughs located between the ribs engaging in the core cross section.
  • the shallow hollows merge into the surface of the core cross-section with an almost constant transition.
  • the flat troughs act as pressure points during rolling, through which the threaded ribs are filled evenly and more easily with material.
  • the deepest point of the troughs lies in the longitudinal plane of symmetry of the threaded rod containing the center of the threaded ribs. Opposing troughs serve as pressure points in pairs.
  • the filling of the ribs during rolling is also favored by the rounded shape in the area of the back of the threaded ribs.
  • the cross-sectional area of the threaded rod is practically constant over its length, which is also advantageous for the rolling process.
  • the end faces of the threaded ribs are inclined towards one another, as in the known threaded rod according to the patent 17 84 630. This is necessary to enable the threaded rod to exit the rollers after hot rolling and to straighten the threaded rod later.
  • the regular smooth undulating course of ribs and subsequent troughs in the longitudinal intersecting plane of symmetry of the threaded rod can, for. B. be composed of two circular sections; a course is also possible which follows a sine, for example.
  • each trough is opposed by a threaded rib on the radially opposite side of the threaded rod and the threaded ribs next to the rod core contribute to the transmission of the clamping force.
  • the required tolerances for socket connections can also be reduced, so that threaded rods assembled via socket connections can also be better used in slack reinforcements.
  • the possibility of reducing the tolerances of threaded rods and sleeves also results from the fact that the tools required to produce the thread stack, in particular the rollers, have a longer service life due to the lack of grooves and edges; the rollers can also be made mechanized. The use of cutters is also possible.
  • Figure 1 is a view of a threaded rod according to the invention with a partial longitudinal cross section
  • Figure 2 shows a cross section longitudinally through the threaded rod
  • Figure 3 is a plan view of a threaded rod according to the invention.
  • FIG. 1 shows part of a threaded rod 1 with threaded ribs 2 and troughs 3 lying between them shown.
  • the threaded ribs 2 extend on both sides of the threaded rod 1 in each case approximately over a third of the rod circumference and merge with the mutually inclined end faces 4 into the otherwise circular rod core 5.
  • the troughs 3 engage in the rod core 5.
  • the course of the threaded ribs 2 and trough in a longitudinal section containing the central axis 6 of the threaded rod 1 is uniformly undulating, for example, according to FIG. 1, is composed of two circular sections K 1 and K 2, so that there are no notches or throats during rolling.
  • the edges 7 of the threaded ribs 2 at the transition into the inclined end faces 4 are rounded, as shown in FIG. 2.
  • FIG 3 shows locations with the same radii of the threaded rod, including the line Rmax corresponding to the maximum radius of the threaded rod in the highest area of the threaded ribs, the line RK corresponding to the radius of the rod core and the deepest point of the troughs Rmin corresponding to the minimum radius of the threaded rod. Some intermediate lines with the same radius are also shown. This shows the smooth and smooth transition between threaded ribs and hollows as well as between hollows and rod core. The height of the threaded ribs is generally chosen to be greater than the depth of the troughs, in each case in relation to the core cross section.
  • cross-sectional shape of the ribs and troughs therefore does not have to be the same.
  • the shape of the troughs is also exemplary. It is essential that they engage locally between the threaded ribs in the core cross section and thus as pressure points Act. They are dimensioned so that during the rolling process, by engaging in the core cross-section between the ribs, these are filled with material.

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Description

Gewindestab
Die Erfindng bezieht sich auf einen Betonbewehrungs- stab, insbesondere Spannstab, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches-1, d. h. auf einen Gewindestab.
Derartige Gewindestäbe sind aus der DE-PS 17 84 630 bekannt. Dieser Gewindestab weist warmgewalzte, sehrau- benlinienförmig verlaufende Rippen auf, die an zwei gegenüberliegenden Seiten des Stabumfanges angeordnet sind und Teile eines Gewindes bilden. Die Rippen erstrecken sich in voller Höhe nur je über etwa ein Drittel des Stabumfanges und sind mit ihren in die glatte Staboberfläche des Kernquerschnitts übergehenden Stirn¬ flächen gegeneinander geneigt. Die Rippen, die auf den kreisrunden Kernquerschnitt aufgewalzt sind, haben einen trapezförmigen Querschnitt mit leicht ausgerundeten Kehlen.
Derartige Gewindestäbe werden z. B. als schlaffe Beweh¬ rungsstäbe in Stahlbetonbauten oder als Spannstäbe in Spannbetonbauten oder z. B. auch in Kabeln von Schrägkabelbrücken eingesetzt.
Ein wichtiges Kriterium für die Güte des Gewindestabes ist, insbesondere bei schlaffen Bewehrungsstäben, die Dauerschwingfestigkeit, die nicht nur von der Stahlquali¬ tät, sondern insbesondere auch von dem Übergang zwischen den Rippen und dem Stabkern abhängt. Durch den trapezför¬ migen Querschnitt der Rippen bei dem bekannten Gewinde¬ stab tritt an dem Übergang von den Rippen in den Stabkern eine Kerbwirkung auf, wodurch die Schwingungsfestigkeit herabgesetzt wird. Dies ist insbesondere für die normale schlaffe ^ewehrung in Stahlbeton ein Mangel, da es Stahlbetonbauteile gibt, bei denen wechselnde Lasten einen sehr großen Anteil an der Gesamtbelastung des Gewindestabes haben und die Bewehrungsstäbe demnach starken SpannungsSchwankungen ausgesetzt sind. Insbeson¬ dere, wenn die Spannungsschwankungen positive und negati¬ ve Lastwechsel bzw. Biegemomente sind, wobei die Beweh¬ rungen in diesen Fällen abwechselnd als Zug- und Druckbewehrung wirken, wie dieses etwa bei Verkehrslasten in Fahrbahnträgern " von Brücken auftritt, wird die mögliche Lastspielzahl durch die Kerbwirkung zwischen Rippen und Stabkern herabgesetzt. Kritisch sind derartige positive und negative Lastwechsel insbesondere im Bereich von Muffenverbindungen, durch die zwei Gewindestäbe miteinander verschraubt werden. Durch die Form der Gewinderippen und der korrespondierenden Schraubengänge in den Muffen müssen Stäbe und Muffen mit relativ großer Toleranz gefertigt werden, wodurch die Muffenverbindung ein relativ großes Spiel aufweist. Bei den angesprochenen Lastwechseln wird die Bewehrung an diesen Muffenverbin¬ dungsstellen geschwächt.
Werden die Gewindestäbe als Spannstäbe eingesetzt, dann is dieser Mangel nicht so gravierend, da der Gewindestab immer unter Vorspannung steht. Die Spannungsschwankungen durch Lastwechsel machen hierbei nur einen mehr oder minder kleinen Bruchteil der gesamten Spannung aus.
Insbesondere beim Einsatz derariger Gewindestäbe in Kabeln können jedoch je nach deren Verwendungszweck Spannungsschwankungen auftreten, die eine maximale Schwingungsfestigkeit auch der Spannstäbe erfordern. Hier sind insbesondere Biegemomente im Bereich der Einspann- stellen der Gewindestäbe zu nennen.
Auch bei der Fertigung des bekannten Gewindestabes treten Probleme auf. So können z. B. wegen des trapezförmigen Querschnittes der Gewinderippen die Walzen, mit denen die Gewindestäbe hergestellt werden, nur von Hand gefertigt werden. Außerdem verbietet die enge Ausrundung an den Kehlen zwischen Gewinderippen und Stabkern den Einsatz von mechanisierten Fräsern. Die verhältnismäßig hohen Gewinderippen mit den steilen Flanken sind schwierig zu walzen und werden beim Walzvorgang nur voll mit Material ausgefüllt, wenn ein ganz bestimmter enger Temperaturbe¬ reich eingehalten wird. Dazu bedarf es langer Erfahrung der Belegschaft des Walzwerkes, und es muß mit Ausschuß gerechnet werden.
Es ist verschiedenlich versucht worden, diese Probleme beim Walzen zu verringern. Ein daraus resultierender Gewindestab, der auch in der Praxis verwendet wird, ist beschrieben in der US-PS 4 056 911.
Bei diesem Gewindestab werden in den kreisrunden Kern- querschnitt beiderseits der Nahtstelle von Ober- und Unterwalze zwischen den Gewinderippen Mulden eingedrückt, wodurch zwischen diesen Mulden eine Längsrippe entsteht, in die die Gewinderippen einlaufen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß sich kreuzende Längs- und Querrippen nachteilig sind, da hierdurch die Sprodbruchempfindlich- keit erhöht wird und der Gewindestab zu Ermüdungsbrüchen Anlaß gibt.
Gleichwohl ist die Formgebung dieses Gewindestabes vorteilhaft, da beim Warmwalzen die Gewinderippen leich¬ ter mit Material gefüllt werden, wodurch der Ausschuß verringert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gewinde¬ stab der in Rede stehenden Art anzugeben, der einfach hergestellt werden kann, hohe mechanische Festigkeit und hohe Dauerschwingungsfestigkeit auch bei Lastwechseln aufweist und bei dem die erforderlichen Toleranzen insbesondere im Bereich von Verbindungen, wie Muffenver¬ bindungen oder Anschlußstellen verringert werden können.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Demgemäß zeigt der Querschnitt der Gewinderippen einen glatten Verlauf, wobei zwischen benachbarten Gewinderip¬ pen jeweils eine Mulde vorgesehen ist, die sich an den Verlauf der Rippen glatt anschließt. Diese Rippen werden auf den ansonsten kreisrunden Kernquerschnitt aufgesetzt, wobei die zwischen den Rippen gelegenen Mulden in den Kernquerschnitt eingreifen. Die flachen Mulden gehen mit einem annähernd stetigen Übergang in die Oberfläche des Kernquerschnittes über. Die flachen Mulden wirken beim Walzen als Druckstellen, durch die Gewinderippen gleich¬ mäßig und leichter mit Material voll ausgefüllt werden. Die tiefste Stelle der Mulden liegt in der die Mitte der Gewinderippen enthaltenden Längssymmetrieebene des Gewin¬ destabes. Gegenüberliegende Mulden dienen paarweise als Druckstellen. Das Auffüllen der Rippen beim Walzen wird außerdem durch die abgerundete Form im Bereich des Rückens der Gewinderippen begünstigt. Außerdem ist die Querschnittsfläche des Gewindestabes über dessen Länge praktisch konstant, was für den Walzvorgang ebenfalls vorteilhaft ist.
Die Stirnseiten der Gewinderippen sind wie bei dem bekannten Gewindestab nach dem Patent 17 84 630 gegenein¬ ander geneigt. Dieses ist notwendig, um dem Gewindestab im Anschluß an -das Warmwalzen den Austritt aus den Walzen zu ermöglichen und den Gewindestab später gerade zu richten.
Der regelmäßige glatte wellenförmige Verlauf von Rippen und anschließenden Mulden in der die Rippen schneidenden Längs-Symmetrieebene des Gewindestabes kann z. B. aus zwei Kreisabschnitten zusammengesetzt sein; ebenso ist ein Verlauf möglich, der etwa einem Sinus folgt.
Mit einer derartigen Formgebung des Gewindestabes wird dessen Dauerschwingungsfestigkeit und auch dessen mecha¬ nische Festigkeit gegenüber einem Stab mit kreisrundem Querchnitt praktisch nicht beeinträchtigt, da in den kritischen Bereichen keine Kerben vorhanden sind und sich kreuzende Quer- und Längsrippen fehlen.
Durch die Mulden tritt praktisch keine Querschnittsschwä¬ chung ein, da jeder Mulde eine Gewinderippe auf der radial gegenüberliegenden Seite des Gewindestabes entge- gensteht und die Gewinderippen neben dem Stabkern zur Übertragung der Spannkraft beitragen.
Bei dieser Formgebung des Gewindestabes können auch die erforderlichen Toleranzen für Muffenverbindungen verrin- gert werden, so daß auch über Muffenverbindungen zusam¬ mengesetzte Gewindestäbe in schlaffen Bewehrungen besser eingesetzt werden können. Die Möglichkeit der Verringe¬ rung der Toleranzen von Gewindestäben und Muffen ergibt sich auch daraus, daß die zur Herstellung des Gewindesta- kes notwendigen Werkzeuge, insbesondere die Walzen, wegen des Fehlens von Kehlen und Kanten eine längere Standzeit haben; außerdem können die Walzen mechanisiert gefertigt werden. Ebenso ist der Einsatz von Fräsern möglich.
Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:
Figur 1 eine Ansicht eines Gewindestabes gemäß der Erfindung mit einem Teil-Längsquerschnitt;
Figur 2 einen Querchnitt durch den Gewindestab längs
II-II in Figur 1;
Figur 3 eine Aufsicht auf einen Gewindestab gemäß der Erfindung.
In Figur 1 ist ein Teil eines Gewindestabes 1 mit Gewinderippen 2 und dazwischen liegenden Mulden 3 gezeigt. Die Gewinderippen 2 erstrecken sich zu beiden Seiten des Gewindestabes 1 jeweils etwa über ein Drittel des Stabumfanges und gehen mit gegeneinander geneigten Stirnflächen 4 in den ansonsten kreisförmigen Stabkern 5 über. Die Mulden 3 greifen in den Stabkern 5 ein. Der Verlauf von Gewinderippen 2 und Mulde in einem die Mittelachse 6 des Gewindestabes 1 enthaltenden Längs¬ schnitt ist gleichmäßig wellenförmig, setzt sich z.B. gemäß Figur 1 aus zwei Kreisabschnitten Kl und K2 zusammen, so daß sich beim Walzen keine Kerben oder Kehlen ergeben. Die Kanten 7 der Gewinderippen 2 am Übergang in die geneigten Stirnflächen 4 werden abgerun¬ det, wie dieses in Figur 2 dargestellt ist.
In Figur 3 sind Orte mit gleichen Radien des Gewinde¬ stabes gezeigt, unter anderem die Linie Rmax entsprechend dem maximalen Radius des Gewindestabes im höchsten Bereich der Gewinderippen, die Linie RK entsprechend dem Radius des Stabkerns und der tiefste Punkt der Mulden Rmin entsprechend dem minimalen Radius des Gewindestabes. Einige Zwischenlinien mit jeweils gleichem Radius sind ebenfalls eingezeichnet. Der sanfte und glatte Übergang zwischen Gewinderippen und Mulden sowie zwischen Mulden und Stabkern ist hieraus ersichtlich. Die Höhe der Gewinderippen wird in der Regel größer gewählt als die Tiefe der Mulden, jeweils gegenüber dem Kernquerschnitt.
Die Querschnittsform von Rippen und Mulden braucht demnach nicht gleich zu sein. So sind z.B. im Querschnitt etwa trapezförmige, an den oberen Kanten abgerundete Rippen möglich, wie dies an einer Stelle in Figur 1 gestrichelt dargestellt ist.
Auch die Form der Mulden ist beispielhaft. Wesentlich ist, daß sie zwischen den Gewinderippen örtlich in den Kernquerschnitt eingreifen und somit als Druckstellen wirken. Sie sind so dimensioniert, daß beim Walzvorgang durch den Eingriff in den Kernquerschnitt zwischen den Rippen diese satt mit Material ausgefüllt werden.
Es ist selbstverständlich, daß die Darstellung und die Abmessungen in den Zeichnungen nur beispielhaft sind.

Claims

Patentansprüche
1. Betonbewehrungsstab, insbesondere Spannstab, mit warm- gewalzten, schraubenlinienförmig verlaufenden Rippen, die an zwei gegenüberliegenden Seiten des Stabumfanges angeordnet sind und Teile eines Gewindes bilden sowie sich in voller Höher nur je über etwa ein Drittel des Stabumfanges erstrecken und mit ihren in die glatte Staboberfläche des Kernquerschnitts übergehenden Stirnflächen gegeneinander geneigt sind (Gewindestab), dadurch gekennzeichnet, daß der Längsschnitt des Gewindestabes (1) in einer Axialebene im Bereich der Rippen (2) einen regelmäßigen wellenförmigen Verlauf zeigt, wobei die Wellenberge die Rippen (2) und die zwischen den Rippen (2) gelegenen Wellentäler Mulden (3) in dem ansonsten kreisförmigen Kernquerschnitt (5) bilden und die Mulden (3) glatt in die Rippen (2) übergehen.
Gewindestab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulden (3) an ihren in Umfangsrichtung des Gewindestabes (1) äußeren Rändern (Höhenlinie 16) annähernd glatt in den Kernquerschnitt (5) übergehen.
3. Gewindestab nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der wellenförmige Verlauf aus zwei Kreisabschnitten (2, 3) zusammengesetzt ist, wobei der eine Kreisabschnitt die Rippen (2) und der andere Kreisabschnitt die Mulden (3) definiert.
4. Gewindestab nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der wellenförmige Verlauf einem Sinus folgt.
5. Gewindestab nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der wellenförmige Verlauf im Bereich der Rippen (21) etwa trapzeförmig ist.
6. Gewindestab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Gewindestabes (1) über dessen Länge nahezu konstant ist.
7. Gewindestab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen den
Gewinderippen (2) und deren geneigten Seitenflächen
(4) abgerundet ist (bei 7).
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