DE1508448C3 - Application of the process for the production of concrete reinforcing bars with surface profiles deviating from rotational symmetry - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Betonbewehrungsstäben mit von der Drehsymmetrie abweichenden Oberflächenprofilierungen, wobei die Betonbewehrungsstäbe beim Verwinden einer unter der Streckgrenze bleibenden axialen Zugspannung ausgesetzt werden.The invention relates to the production of concrete reinforcing bars with rotational symmetry different surface profiles, whereby the concrete reinforcing bars when twisting one under the yield point are exposed to permanent axial tensile stress.

Bekanntlich werden Betonbewehrungsstäbe zur Verbesserung ihrer Festigkeitseigenschaften und ihrer inneren Struktur einer sogenannten Kaltvergütung unterzogen, die aus einem Verwinden, Recken, Kaltwalzen od. dgl. bestehen kann.It is known that concrete reinforcing bars are used to improve their strength properties and their inner structure subjected to so-called cold tempering, which consists of twisting, stretching, cold rolling or the like. Can exist.

Bei der Kaltverfestigung durch Verwinden wurden fallweise geringe axiale Zugkräfte auf den Stab ausgeübt. Die so verwundenen Stäbe zeichneten sich durch einen rein elastischen Bereich in der Spannungs-Dehnungslinie mit einem gegenüber dem unverwundenen Ausgangszustand unveränderten Elastizitätsmodul aus.During strain hardening by twisting, small axial tensile forces were occasionally exerted on the rod. The rods twisted in this way were characterized by a purely elastic area in the stress-strain line with an unchanged modulus of elasticity compared to the untwisted initial state the end.

Zur Erhöhung ihrer Haftfähigkeit im umhüllenden Beton werden Bewehrungsstäbe oft mit einer Oberflächenprofilierung versehen, beispielsweise mit Längs- und/oder Schrägrippen oder -riegeln.Reinforcing bars are often provided with a surface profile to increase their adhesion in the enveloping concrete provided, for example with longitudinal and / or inclined ribs or bars.

Durch die DT-PS 937 649 ist ein Verfahren zur Kaltverfestigung von Betonbewehrungsstählen beschrieben, deren Querschnitt aus einer Kernfläche und an dieser vorzugsweise in symmetrischer Anordnung angesetzten Teilflächen besteht. Hierbei soll der Verwindungsstahl bei Überwiegen der Summe der Querschnitte der äußeren Teile gegenüber der Fläche des Kernteils verwunden, gegebenenfalls streckverwunden und bei Überwiegen des Kernquerschnittes gegenüber der Summe der Querschnitte der äußeren Teile dagegen unter Geradehalten verwunden werden. In beiden Fällen geht es darum, bei der Kaltverfestigung durch Verwindung eine Erhöhung der Streckgrenze zu erhalten, und zwar in Abhängigkeit von dem Verhältnis der Querschnittsfläche der Kernfläche zu derjenigen der in symmetrischer Anordnung angesetzten äußeren Teilflächen. Das Verwinden des Stabes zugleich unter einer Zugbeanspruchung erfolgt zur Vermeidung von Ausknickerscheinungen beim Verwinden von Stäben mit vorzugsweise symmetrisch zur Stabachse angeordnet, über den umschriebenen Kreis hinausragenden Querschnittsteilen, die sich beim Verwinden verkürzen wollen und daher nur mit feststehenden Einspannköpfen verwunden werden können, wobei durch Verhinderung der Verkürzung eine bestimmte Zugkraft ausgeübt wird.DT-PS 937 649 describes a method for strain hardening of concrete reinforcement steels, their cross-section from a core area and preferably in a symmetrical arrangement on this attached partial areas. Here, the torsion steel should outweigh the sum the cross-sections of the outer parts twisted against the surface of the core part, if necessary stretched and when the core cross-section predominates over the sum of the cross-sections of the outer parts, on the other hand, are twisted while holding straight. In both cases, the Work hardening by twisting to obtain an increase in the yield strength, depending on on the ratio of the cross-sectional area of the core area to that of the symmetrical arrangement attached outer partial areas. The twisting of the rod at the same time under tensile stress preferably takes place with to avoid buckling phenomena when twisting rods arranged symmetrically to the rod axis, cross-section parts protruding beyond the circumscribed circle, which want to shorten when twisting and therefore only with fixed clamping heads can be twisted, whereby by preventing the shortening a certain tensile force is exercised.

Bei dem Verfahren zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften eines stabförmigen Bewehrungseisens nach der DT-PS 974 830 sollen die verschieden gerichteten Verformungen, nämlich das Verwinden und die Streckung in axialer Richtung des Stabes, nacheinander vorgenommen werden, wobei zuerst die in Stabslängsachse angelegte Streckkraft zur Einwirkung zu bringen ist und das Strecken bis zur unteren Streckgrenze durchgeführt wird. Es wird also das Recken vor dem Verwinden und nicht gleichzeitig vorgenommen. Weiterhin befaßt sich diese Patentschrift mit stabförmigen Bewehrungseisen allgemein, ohne auf das Verhalten von Stäben einerseits mit oder ohne Oberflächenprofilierungen und andererseits mit symmetrischen und von der Drehsymmetrie abweichenden Oberflächenprofilierungen einzugehen. Ferner ist es aus der DT-PS 690 484 bekannt, eine geringe Zugkraft beim Verwinden von runden oder rundlichen Stäben auszuüben, die sich beim Verwinden verlängern. Wenn diese Verlängerung durch Verwinden mit feststehenden Köpfen der Verwindevorrichtung behindert wird, entstehen Buckel und Schleifen. Die Stäbe müssen daher mit in der Längsrichtung verschieblichen Einspannköpfen und mit einer leichten Zugkraft zur Beseitigung der Reibungswiderstände verwunden werden.In the method of improving the strength properties of a rod-shaped reinforcing iron According to DT-PS 974 830, the differently directed deformations, namely twisting and the elongation in the axial direction of the rod are carried out one after the other, with first the stretching force applied in the longitudinal axis of the rod is to be brought into effect and the stretching down to the lower one Yield strength is carried out. So it will be stretching before twisting and not at the same time performed. Furthermore, this patent is concerned with rod-shaped reinforcing bars in general, without affecting the behavior of bars on the one hand with or without surface profiles and on the other hand with symmetrical surface profiles that deviate from rotational symmetry. It is also known from DT-PS 690 484, a low tensile force when twisting round or round rods that elongate when twisted. If this extension is hindered by twisting with fixed heads of the twisting device, humps arise and grinding. The rods must therefore with clamping heads and displaceable in the longitudinal direction be twisted with a slight pulling force to remove the frictional resistance.

Es hat sich gezeigt, daß bei Bewehrungsstäben mit einer Oberflächenprofilierung, beispielsweise mit Längs- und/oder Schrägrippen, insbesondere bei Stäben, die mit mindestens zwei gegenüberliegenden Scharen von Schrägriegeln versehen sind, unter sonst gleichen Bedingungen wider Erwarten einen kleineren Elastizitätsmodul aufweisen als im unverwundenen Ausgangszustand. Eingehende Untersuchungen dieser Stäbe zeigen, daß beim Verwinden Verkrümmungen der Stabachse eintreten. Diese Verkrümmungen sind dadurch bedingt, daß die Riegel beim Verwinden in einer Schar gestaucht und in einer an-It has been shown that with reinforcing bars with a surface profile, for example with Longitudinal and / or inclined ribs, especially in the case of bars, with at least two opposite Flocks of oblique bolts are provided, other things being equal, a smaller one, contrary to expectations Show modulus of elasticity than in the untwisted initial state. In-depth investigations these rods show that the rod axis becomes warped when twisted. These curvatures are due to the fact that when twisted, the bolts are compressed in a group and in a different

deren Schar gereckt werden. Es ergeben sich dadurch in Längsrichtung des Stabes periodisch auftretende Spannungs- und Härteunterschiede im Gefüge des Stabes. Derselbe unerwünschte Effekt tritt ein, wenn die Riegel in einer Schar stärker gestaucht oder gereckt werden als in einer anderen Schar desselben Stabes.whose band are stretched out. This results in periodic occurrences in the longitudinal direction of the rod Differences in tension and hardness in the structure of the rod. The same undesirable effect occurs when the bars are compressed or stretched more strongly in one group than in another group of the same Staff.

Die Welligkeit eines solchen Stabes erklärt sich daraus, daß dem rotationssymmetrischen Spannungsund Formänderungszustand der Staboberfläche bei reiner Torsion durch das Vorhandensein der mehr oder weniger gestauchten bzw. mehr oder weniger gereckten Riegel eine antimetrische und radial in bezug zur Stabachse wirksame Störung überlagert wird, welche beim verwundenen Stab eine quer zur Stabachse gerichtete Biegung des Stabes und somit dessen örtliche Verkrümmung verursacht. Da die Richtung dieser Biegung beim verwundenen Stab stetig wechselt und in Abhängigkeit von einer periodischen Musterung des Stabes periodisch auftritt, entsteht eine wellenartige Verformung der Stabachse mit einer Wellenlänge gleich der Ganghöhe der Verwindung des Stabes.The waviness of such a rod is explained by the fact that the rotationally symmetrical tension and Deformation state of the rod surface in the case of pure torsion due to the presence of the more or less compressed or more or less stretched bars have an antimetric and radial relation to the rod axis effective disturbance is superimposed, which in the twisted rod a transverse to the rod axis directed bending of the rod and thus caused its local curvature. Because the direction this bend in the twisted rod changes continuously and as a function of a periodic one Patterning of the rod occurs periodically, a wave-like deformation occurs along with the rod axis a wavelength equal to the pitch of the twist of the rod.

Darüber hinaus kommt aber auch eine Welligkeit durch eine ungleichmäßige Härte der Staboberfläche zustande, wenn beispielsweise die Profilierung der Staboberfläche aus verschiedenerlei Musterungen besteht und dementsprechend bei der Herstellung des Stabes eine verschiedene örtliche Härtung der Staboberfläche erfolgt ist bzw. wenn sich eine solche verschiedene Härtung nachträglich beim Verwinden des Stabes durch das verschiedenartige Verhalten verschiedenartig gestalteter oder verschiedenartig verlaufender Oberflächenprofile ergibt.In addition, there is also waviness due to the uneven hardness of the rod surface come about when, for example, the profile of the rod surface consists of various patterns and accordingly a different local hardening of the rod surface during the manufacture of the rod has taken place or if such different hardening occurs afterwards when twisting the Rod is differently shaped or differently extending due to the different behavior Surface profiles results.

Eine solche wellenförmige Krümmung kann die Stäbe mehr oder weniger unbrauchbar machen. Infolge der Welligkeit der Stäbe wird nämlich der Modul der gesamten Formänderungen (Dehnungen) wesentlich kleiner, und zwar mit zunehmender Welligkeit zunehmend kleiner als- der Elastizitätsmodul. Dadurch ergibt sich eine verstärkte Neigung zur Rißbildung und Formänderung im Stahlbeton im Bereich der Gebrauchsbelastung. Auch wird damit die Streckgrenze herabgesetzt, die sich auf 0,2 °/o bleibende Dehnung bezieht. Schließlich kann, wie in Versuchen ermittelt wurde, auch die Ermüdungsfestigkeit herabgesetzt werden, was sich insbesondere für die Verwendung der Stäbe in Brückenbauten u. ä. dynamisch beanspruchten Tragwerken nachteilig auswirkt. Schon verhältnismäßig geringe Welligkeit kann zu einer Verminderung der Ermüdungsfestigkeit um etwa 20 °/o infolge der durch diese Welligkeit bedingten zusätzlichen Biegespannungen in Stablängsrichtung führen, wobei der Bruch von der Innenseite der Krümmung ausgeht.Such an undulating curvature can render the rods more or less unusable. As a result The modulus of the total changes in shape (elongations) becomes essential because of the waviness of the rods smaller, and with increasing waviness, increasingly smaller than the modulus of elasticity. This results in an increased tendency to crack formation and change in shape in the reinforced concrete in the area the usage load. This also reduces the yield point, which remains at 0.2% Refers to elongation. Finally, as has been determined in tests, the fatigue strength can also be are reduced, which is particularly useful for the use of the bars in bridge structures and the like. has a detrimental effect on dynamically stressed structures. Already relatively low ripple can lead to a reduction in fatigue strength of about 20% due to the waviness caused by this Caused additional bending stresses lead in the longitudinal direction of the rod, with the break from the inside the curvature goes out.

Aufgabe der Erfindung ist, die Erscheinung der Welligkeit und deren nachteilige Folgen beim Verwinden der Bewehrungsstäbe der genannten Art mit Sicherheit beseitigen zu können. Die Erfindung zeichnet sich durch die Anwendung des Verfahrens zur Herstellung von Betonbewehrungsstäben, bei dem Bewehrungsstäbe mit von der Drehsymmetrie abweichenden Oberflächenprofilierungen beim Verwinden einer unter der Streckgrenze bleibenden axialen Zugspannung ausgesetzt werden, zur Vermeidung der Welligkeit der Bewehrungsstäbe mit der Maßgabe aus, daß die Zugkräfte den beim Verwinden eine Verkrümmungstendenz an dem Stab hervorrufenden Kräften entgegengesetzt und auf die Größe der periodischen Wellung, die sich ohne Aufbringen einer Zugkraft einstellen würde und deren Ganghöhe gleich jener der Verwindung wäre, abgestimmt werden. The object of the invention is the appearance of the waviness and its disadvantageous consequences when twisting to be able to remove the reinforcing bars of the type mentioned with certainty. The invention is characterized by the application of the process for the production of concrete reinforcing bars, at Reinforcing bars with surface profiles deviating from rotational symmetry when twisted be exposed to an axial tensile stress remaining below the yield point in order to avoid this the waviness of the reinforcing bars with the proviso that the tensile forces when twisting forces producing a curvature tendency on the rod opposite and on the size the periodic corrugation that would occur without the application of a tensile force and its pitch would be equal to that of twisting.

Aus der Literaturstelle »Hochwertige Armierungsstähle«, Berichte der AG der von Moos'schen Eisenwerke, Luzern, November 1952, ist es bekannt, Betonbewehrungsstäbe mit zwei gegenüberliegenden Längsrippen und mit in einem Feld schräg angeordneten Riegeln durch Verwindung unter schwachem Zug herzustellen, wobei der Betonbewehrungsstab eine von der Drehsymmetrie abweichende Oberflächenprofilierung aufweist und die während des Verwindens aufgebrachten axialen Zugspannungen unter der Streckgrenze liegen. Es war bisher jedoch nichtFrom the literature "High-quality reinforcement steels", reports from the AG of the von Moos'schen Eisenwerke, Lucerne, November 1952, it is known to have concrete reinforcing bars with two opposite one another Longitudinal ribs and with bars diagonally arranged in a field by twisting under weak Train to produce, with the concrete reinforcement bar having a surface profile deviating from rotational symmetry and the axial tensile stresses applied during the twisting the yield point. So far, however, it has not been

ao erkannt worden, in welcher Weise örtliche Spannungs- und/oder Härteunterschiede aufweisende Stäbe zu behandeln sind, die durch diese Unterschiede zum Welligwerden neigen. Man war sich der Ursachen der sich aus diesen Unterschieden ergeben-ao has been recognized in what way local tension and / or hardness differences exhibiting Rods are to be treated, which tend to become wavy due to these differences. One was the one Causes of these differences

a5 den Erscheinungen nicht bewußt, und es ist als überraschend anzusehen, daß bei Bewehrungsstäben der vorstehend genannten besonderen Fälle eine entsprechende Zugbeanspruchung zum Ziele führt, um örtliche, meist periodisch auftretende Krümmungen der Stabachse von vornherein bei der Kaltvergütung durch das Verwinden verhindern zu können. Bei keinem der bekannten Verfahren hat man sich mit der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe befaßt. Das Erfindungswesentliche liegt in der Anwendung eines an sich bekannten Lösungsmittels zur Lösung dieser neuen Aufgabe, das Welligwerden von Betonbewehrungsstäben mit asymmetrischer Oberflächenprofilierung zu verhindern. Die Vermeidung der Welligkeit bei den genannten Betonbewehrungsstählen wird bewußt und planmäßig erreicht und erst dadurch der Erfolg sichergestellt.a5 not aware of the appearances and it is as surprising to see that in the case of reinforcing bars of the special cases mentioned above, a corresponding one Tensile stress to the goal leads to local, mostly periodic curvatures of the To be able to prevent the rod axis from twisting from the outset during the cold tempering. With none of the known methods one has with the object on which the present invention is based deals. What is essential to the invention is the use of a solvent known per se to solve this new problem, the corrugation of concrete reinforcing bars with asymmetrical To prevent surface profiling. The avoidance of waviness in the aforementioned concrete reinforcement steels is achieved consciously and according to plan and only through this ensures success.

Die Anwendung des vorstehend genannten Verfahrens der Erfindung kann zu demselben Zweck für Bewehrungsstäbe mit einer Oberflächenprofilierung in Form einer in Stablängsrichtung periodischen Musterung erfolgen, darunter auch auf Stäbe, die mit mindestens zwei gegenüberliegenden Scharen von Schrägriegeln versehen sind, die beim Verwinden in einer Schar gestaucht und in einer anderen Schar gestreckt werden. In gleicher Art ist die Anwendung des Verfahrens für Bewehrungsstäbe geeignet, die mit mindestens zwei gegenüberliegenden Scharen von Schrägriegeln versehen sind, welche beim Verwinden in einer Schar stärker gestaucht oder gereckt werden als in einer anderen Schar.The application of the above method of the invention can be used for the same purpose for Reinforcing bars with a surface profile in the form of a pattern that is periodic in the longitudinal direction of the bar take place, including on rods with at least two opposing sets of Inclined bars are provided, which when twisted are compressed in one group and stretched in another group will. In the same way, the application of the method is suitable for reinforcing bars that are provided with at least two opposing sets of oblique bolts, which when twisted be compressed or stretched more strongly in one group than in another group.

Über die erwähnten Anwendungsbereiche hinausgehend, ist das erfindungsgemäße Verfahren auch bei Stäben aller Art anwendbar, bei deren Verwindung die Gefahr besteht, daß örtliche Spannungs- und/oder Härteunterschiede eine periodische Wellung der Stabachse vielfach mit einer Ganghöhe gleich jener der Verwindung verursachen. Dies gilt auch für Bewehrungsstäbe mit infolge ungleichmäßiger Abkühlung über den Querschnitt aufweisenden Härteunterschieden.Going beyond the mentioned areas of application, the method according to the invention is also at All types of rods can be used, if twisted there is a risk of local tension and / or hardness differences, a periodic corrugation of the rod axis often with a pitch like that of distortion. This also applies to reinforcing bars with irregularities as a result Cooling over the cross-section exhibiting hardness differences.

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Anwendung des Verfahrens zur Herstellung von Betonbewehrungsstäben, bei dem Bewehrungsstäbe mit von der Drehsymmetrie abweichenden Oberflächenprofilierungen beim Verwinden einer unter der Streckgrenze bleibenden axialen Zugspannung ausgesetzt werden, zur Vermeidung der Welligkeit der Bewehrungsstäbe mit der Maßgabe, daß die Zugkräfte den beim Verwinden eine Verkrümmungstendenz an dem Stab hervorrufenden Kräften entgegengesetzt und auf die Größe der periodischen Wellung, die sich ohne Aufbringen einer Zugkraft einstellen würde und deren Ganghöhe gleich jener der Verwindung wäre, abgestimmt werden.1. Application of the process for the production of concrete reinforcing bars, in which reinforcing bars with surface profiles deviating from rotational symmetry when twisting an axial one that remains below the yield point Tensile stress are exposed to avoid the waviness of the reinforcing bars with the Provided that the tensile forces cause a tendency to twist on the rod when twisted evoking forces and on the size of the periodic corrugation that is would adjust without applying a tensile force and its pitch equal to that of the twist would be voted on. 2. Anwendung des in Anspruch 1 genannten Verfahrens auf Bewehrungsstäbe mit einer Oberflächenprofilierung in Form einer in Stablängs- _ao richtung periodischen Musterung für den Zweck nach Anspruch 1.2. Application of the method mentioned in claim 1 for reinforcing bars with a surface profiling in the form of a periodic pattern in Stablängs- _ao direction for the purpose according to Claim. 1 3. Anwendung des in Anspruch 1 genannten Verfahrens auf Bewehrungsstäbe mit mindestens zwei gegenüberliegenden Scharen von Schrägriegeln, die beim Verwinden in einer Schar gestaucht und in einer anderen Schar gestreckt werden, für den Zweck nach Anspruch 1.3. Application of the method mentioned in claim 1 on reinforcing bars with at least two opposing groups of oblique bolts, which when twisted are compressed in a group and stretched in another flock for the purpose of claim 1. 4. Anwendung des in Anspruch 1 genannten Verfahrens auf Bewehrungsstäbe mit mindestens zwei gegenüberliegenden Scharen von Schrägriegeln, die beim Verwinden in einer Schar stärker gestaucht oder gereckt werden als in einer anderen Schar, für den Zweck nach Anspruch 1.4. Application of the method mentioned in claim 1 on reinforcing bars with at least two opposing sets of oblique bolts, which become stronger when twisted in a set be compressed or stretched than in a different group, for the purpose according to claim 1. 5. Anwendung des in Anspruch 1 genannten Verfahrens auf Bewehrungsstäbe mit örtlichen Spannungs- und/oder Härteunterschieden für den Zweck nach Anspruch 1.5. Application of the method mentioned in claim 1 to reinforcing bars with local Voltage and / or hardness differences for the purpose of claim 1. 6. Anwendung des in Anspruch 5 genannten Verfahrens auf Bewehrungsstäbe mit infolge ungleichmäßiger Abkühlung über den Querschnitt aufweisenden Härteunterschieden für den Zweck nach Anspruch 1.6. Application of the method mentioned in claim 5 to reinforcing bars with a result of uneven Cooling over the cross-section having differences in hardness for the purpose according to claim 1.