DE2533452A1

DE2533452A1 - Spannglied fuer spannbeton

Info

Publication number: DE2533452A1
Application number: DE19752533452
Authority: DE
Inventors: Katsuhisa Mizuma
Original assignee: Neturen Co Ltd
Current assignee: Neturen Co Ltd
Priority date: 1974-10-25
Filing date: 1975-07-25
Publication date: 1976-05-13
Also published as: DE2533452C3; DE2533452B2; US3979186A

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-lng. F. Kiingseisen - Dr. F-'. Zumstein jun.

PATE NTA N WÄ L TtE

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MÜNCHEN 91139-809, BLZ 7OO 1OO 80

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6/Li
122427/1974

NETUREN COMPANY LTD., Tokyo / Japan

Spannglied für Spannbeton

Die Erfindung betrifft ein Spannglied bzw. eine Stahlstange für Spannbeton, die im folgenden als Spannbeton-Stahlstange bezeichnet wird, wobei das Zugglied bzw. die Stahlstange einen Kreisquerschnitt und mehrere spiralenförmige Ausnehmungen aufweist, die mit Hilfe von Ziehwerkzeugen ausgeformt sind.

Mehrere Arten von Stahl- bzw. Eiseneinlagen bei Spannbeton sind bekannt, die beispielsweise in den Fig. 2a, 2b, 3a und 3b dargestellt sind. Die eine Art wird als sogenannter gezackter Betonstahl bezeichnet, der eine Stahlstange 13 enthält, an der konkave Vertiefungen 14 an vorgegebenen Intervallen in Längsrichtung angeordnet sind. Eine andere Art wird als sogenanntes Drahtbündel 15 bei Spannbeton bezeichnet, welches aus mehreren, d.h. mehr als zwei Stahldrähten 16 besteht, die miteinander verdrillt sind.

Bei einer gezackten Betonstahlstange treten die Nachteile auf,

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daß nach dem Ziehen der gezackten Stäbe Längenunterschiede auftreten, und daß die Vertiefungen nicht wirksam zur Steigerung des Haftvermögens am Beton beitragen. Bei einem Drahtbündel als Spannbetoneinlage kann nur schwerlich eins vorgegebe-Verspannung aufgegeben werden, wenn dieses als Spannglied Verwendung findet.

Die Erfindung zielt darauf ab, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen. Erfindungsgemäß soll ein Spannglied so ausgelegt sein, daß seine Verankerungslänge bzw. Spannlänge wesentlich kürzer als bei den bekannten Spannbetoneiseneinlagen ist und folglich ein größeres Haftvermögen am Beton aufweist, so daß sich im Beton keine Rißbildung einstellt, wenn das Spannglied gespannt wird, und daß eine exakt vorgegebene Vorspannung dem Beton aufgeprägt werden kann.

Vorzugsweise soll das Spannglied gemäß der Erfindung für Spannbeton so ausgelegt sein, daß seine Querschnittsfläche über die Gesamtlänge gleichförmig ist, so daß mehrere Spannstäbe bzw. Spannglieder gleichzeitig auf einfache Art und Weise gespannt werden können, und daß insbesondere keine Vorspannung benötigt wird.

Insbesondere ist das erfindungsgemäße Spannglied so ausgelegt, daß sein festes Ende betriebszuverlässig und einfach ausgebildet ist, so daß folglich eine genaue Einleitung der Spannung in den Beton sichergestellt ist.

Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Spannglied bzw. ein Stahlstab für Spannbeton dadurch aus, daß es einen Kreisquerschnitt und mehrere spiralenförmige Ausnehmungen aufweist. Am Umfang des Stahlstabs können mehrere ebene Flächen vorgesehen sein, die in axialer Richtung des Stabes verlaufen und zur Steigerung des Haftvermögens zwischen Stange und Beton beitragen, so daß die Eigenschaft des Spannglieds gemäß der Erfindung besser

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als bei einem Spannstahl mit einem großen Durchmesser ist. Vorzugsweise liegt die Gesamtbreite der Hohlräume, die aufgrund der spiralförmigen Ausnehmungen im Querschnitt freibleiben, in einem Bereich von 1/6 bis 2/5 des Gesamtumfangs. Die Breite einer einzigen spiralförmigen Ausnehmung beträgt weniger als 1/10 des Außendurchmessers des Stabes. Die Breite der ebenen Flächen beträgt ungefähr 26,5 bis 27% des Außendurchmessers des Stabes. Zur Ausbildung der spiralenförmigen Ausnehmungen um den Stab ist vorzugsweise ein Ziehwerkzeug vorgesehen, und nach der Ausbildung der spiralenförmigen Ausnehmungen um den Stab mit Hilfe des Ziehwerkzeugs ist anschließend vorzugsweise eine Wärmebehandlung zur Steigerung der Festigkeit des Spannbetonstahls vorgesehen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung.

Fig. 1(a) ist eine Längsschnittansicht zur Erläuterung der Verwendung einer Stahleinlage bei Spannbeton;

Fig. 1(b) ist eine Längsschnittansicht eines vorgespannten Betonpfeilers, der gemäß der in Fig. 1 (a) gezeigten Anordnung erstellt worden ist;

Fig. 2(a) ist eine Draufsicht auf einen bekannten Spannstahl;

Fig. 2(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie 2b-2b in Fig. 2(a);

Fig. 3(a) ist eine Seitenansicht eines weiteren bekannten Spannstahls;

Fig. 3(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie 3b-3b in Fig. 3(a);

Fig. 4(a) ist eine Seitenansicht eines Spannglieds gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie 4b-4b in Fig. 4(a);

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Fig. 4(c) ist eine Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Spanngliedes;

Fig. 4(d) ist eine Schnittansicht entlang der Linie 4d-4d in Fig. 4c; ,

Fig. 5(a) ist eine Seitenansicht einer dritten, bevorzugten Ausführungsform eines Spanngliedes gemäß der Erfindung;

Fig. 5(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5b-5b in Fig. 5(a);

Fig. 6£a) ist eine Seitenansicht des mit Gewinde versehenen Endabschnitts an einem Ende eines Spannglieds gemäß der Erfindung;

Fig. 6(b) ist eine Seitenansicht des Oberabschnitts am anderen Ende des Spannglieds gemäß der Erfindung;

Fig. 7 zeigt in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines Ziehwerkzeugs zur Herstellung des Spanngliedes gemäß der Erfindung;

Fig. 8(a) zeigt eine Draufsicht der experimentellen Vorgehensweise, die mit Hilfe der Spannglieder gemäß der Erfindung ausgeführt wurden;

Fig. 8(b) ist eine Seitenansicht des Aufbaus in Fig. 8(a);

Fig. 8(c) zeigt in einem Diagramm die Versuchsergebnisse, die mit dem in Fig. 8(a) und 8(b) gezeigten Aufbau ermittelt wurden;

Fig. 9 zeigt in einer Schnittansicht eine weitere Versuchsdurchführung mit Hilfe des Spannglieds gemäß der Erfindung.

Zuerst soll zum allgemeinen Verständnis die prinzipielle Vorgehensweise bei einem Spannstahl in Verbindung mit einem vorgespannten Betonpfeiler erläutert werden. In Fig. i(a) sind mehrere Stahlstangen 2 in bestimmten Abständen in dem Raum verteilt angeordnet, der der Außenwand des Pfeilers, entspricht. Ein Ende jedes Spannstabes 2 ist an einer bestimmten Stelle um die Verbindungsstelle 12 der kreisförmigen Hohlform festgelegt· An der Verbindungsstelle 12 ist eine Verbindung mit Hilfe eines Verbindungsgliedes 11 mit der Grundplatte 6 vorgesehen. Das andere Ende des Spannstahlstabs 2 ist an der Spanneinrichtung

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10 befestigt. Die Spitze einer konischen Bewehrung 4, die mit Beton 3 ausgefüllt ist, ist am Mittelpunkt der Spanneinrichtung 10 an deren Innenseite fest angebracht, und die Abschnitte der Spannstahlstäbe 2 nahe den anderen Enden verlaufen durch Öffnungen 4 an bestimmten Stellen durch die Bewehrung 4*

Ein Spannstab 9 weist ein Ende auf, das mit dem Mittelpunkt der Spanneinrichtung 10 an deren Außenseite befestigt ist und in Richtung des Pfeiles a mit Hilfe von hydraulisch betätigten Einrichtungen gezogen un<Ü dann mit einer Endplatte 7 mit Hilfe einer Mutter 8 verankert wird. Die Spannstäbe können auf diese

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Art und Weise in einem konstanten Spannungszustand verharren.

Diese Anordnung ist innerhalb einer Betonversc^ialung 1 angeordnet. Die Endplatten 6 und 7 bilden die Endflächen, und die Verschalung 1, die die Außenwand bildet, ist fest mit diesen verbunden, und mehrere Spannstahlstäbe 2, die unter konstantem Spannungszustand stehen, sind innerhalb der Verschalung angeordnet. Daraufhin wird Beton über die Hohlräume an der Endplatte 6 eingegossen und aufgrund der Zentrifugalkraft verfestigt, so daß ein hohler Mittelabschnitt 5 freibleibt. Nachdem sich der Beton 31 ausgehärtet hat, wird die Mutter 8 in entsprechender Richtung gedreht, so daß die Spannung der Spannstahlstäbe nachläßt. Aus diesem Grunde werden sich folglich die Spannstahlstäbe 2 in Richtung des Pfeils b bewegen. Wenn ein mittelmäßiges Haftvermögen zwischen dem Außenumfang der Spannstahlstäbe 2 und dem Beton 31 vorliegt, nehmen die gespannten Spannstahlstäbe den an ihnen haftenden Beton in Richtung des Pfeiles b mit, wenn die Spannung in den Spannstahlstäben nachläßt, und folglich wird der Beton einer Druckkraft ausgesetzt. Auf diese Art und Weise dienen Spannstahlstäbe zur Erhöhung der Festigkeit des Betons 31, indem der Beton 31 einer Druckkraft ausgesetzt wird. Nachdem der Beton 31 einer vorgegebenen Druckkraft ausgesetzt worden ist, werden die Verschalung 1 und die Endplatten 6 und 7 abgenommen, und der Abschnitt eines jeden Spann-»

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stahlstabes, der über die Bewehrung 4 vorsteht, wird abgeschnitten, so daß ein Spannbetonpfeiler, wie er in Fig. 1 (b) dargestellt ist, fertiggestellt ist.

Bei bekannten Spannstahlstäben ist ein Haftvermögen vorhanden, welches die oben aufgeführte Funktionsweise nicht sicherstellt.

In den Fig. 2(a) und (b) ist ein sogenannter gezackter .Spannstahl dargestellt, der aus einem runden Stahlstab 13 besteht, der kreisförmige Vertiefungen 14 an bestimmten Abständen entlang seiner Länge aufweist.

Die Querschnittsfläche dieses Stahlstabs ist über die Gesamtlänge gesehen nicht gleichmäßig, d.h. die Querschnittsfläche ist an den Stellen mit den Vertiefungen geringer als an den übrigen Stellen. Wenn beispielsweise mehrere solcher Spannstäbe gleichzeitig gespannt werden, sind die Längen der einzelnen Spannstäbe nach Aufbringen der Spannung meist verschieden, so daß eine gleichzeitige Verspannung der Spannstäbe unmöglich ist. Andererseits kann das Gewinde an dem Befestigungsende für die Verspannung nur eingeschnitten werden, wenn dieses zuvor zum Einschneiden des Gewindes vorgearbeitet worden ist. Ein verstärktes Haftvermögen am Beton an den Vertiefungen 14 kann zum Zeitpunkt der Einleitung der Druckbeanspruchung in den Beton nicht erzielt werden, da der Beton, der die Vertiefungen 14 ausfüllt, dazu neigt, von dem Hauptbetonkörper leicht abzubrechen. Da die Spannungseinleitung hierbei über eine Querschnittsfläche erfolgt, die um die Fläche der Vertiefungen vermindert ist, ist eine wirtschaftliche Durchführung im Hinblick auf das benötigte Grundmaterial für die Stahlspannstäbe nicht möglich.

Das in den Fig. 3(a) und 3(b) dargestellte Spannglied wird als sogenanntes Spann-Drahtbündel 15 bezeichnet, das mehr als zwei Stahldrähte 16 enthält, die miteinander verdrillt sind. Bei

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einem solchen Spanndrahtbündel tritt eine übermäßige Dehnung unvermeidbar auf, und deshalb muß dieses vorgespannt werden. Zur Verspannung muß das feste Ende an Spannwerkzeugen festgelegt werden, wobei, jedoch stets eine Gleitbewegung innerhalb der Spannwerkzeuge auftritt, so daß es unmöglich ist, eine exakt vorgegebene Spannung an das Stahldrahtbündel anzulegen.

Die Erfindung zielt darauf ab, die oben erwähnten Nachteile bei den bekannten Spanngliedern für Spannbeton zu überwinden.

Fig. 4(a) und 4(b) zeigen eine bevorzugte Ausführungsform eines Spanngliedes bzw. eines Spannstahlstabes gemäß der Erfindung. Ein Stahlstab 17 mit einem Kreisquerschnitt weist mehrere spiralförmige Ausnehmungen 18 auf. Die Anzahl der spiralförmigen Ausnehmungen und die Ganghöhe sind entsprechend den Erfordernissen zu wählen. Vorzugsweise sind die Ganghöhe der Ausnehmungen, die Breite und Tiefe der Ausnhemungen konstant, so daß eine gleichmäßige bzw. gleichförmige Querschnittsfläche über die Gesamtlänge vorliegt.

Erfindungsgemäß wird ein Ziehwerkzeug, wie in Fig. 7 gezeigt, zur Ausbildung der spiralförmigen Ausnehmungen 18 am Stahlstab 17 verwandt.

Wie in Fig. 7 gezeigt, ist am Gestell einer Zieheinrichtung 24 ein Ziehwerkzeug 25 vorgesehen, das eine öffnung 251 enthält, deren Durchmesser allmählich vom linken zum rechten Ende in Fig. 7 abnimmt. An der Innenwand der Öffnung 251 sind sprialförmige Vorsprünge 252 vorgesehen. Der Durchmesser am linken Ende der Öffnung 251 im Ziehwerkzeug 25 ist am linken Ende in der Figur an einem schnell rotierenden Körper 26 befestigt, der eine Öffnung 261 enthält, deren Durchmesser größer als jener der Öffnung 251 ist, die miteinander in Verbindung stehen. Das -rechte Ende der Öffnung 251 liegt dem linken Ende der öffnung 261 gegenüber. Der sich schnell drehende Körper 26 ist drehbar

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am Gestell der Zieheinrichtung 24 mit Hilfe eines Drucklagers 27 und eines Lagers 28 gelagert. Wenn bei dieser Anordnung der Rohling 29 in Richtung des Pfeils gezogen wird, nachdem er zuerst zum linken Ende des Ziehwerkzeugs 25 gedrückt worden ist, bewirkt die bei diesem Ziehvorgang auftretende Reibungskraft, daß der sich schnell drehende Körper 26 und das Ziehwerkzeug 25 sich in eine bestimmte Richtung drehen. Bei diesem Ziehvorgang wird der Rohling 29 mit einem Ziehverhältnis bearbeitet, das durch das Durchmesserverhältnis der Öffnung 251 bestimmt ist, während gleichzeitig die spiralförmigen Ausnehmungen mit Hilfe der spiralförmigen Vorsprünge 252 an der Innenwand des Ziehwerkzeugs 25 am Rohling 29 ausgeformt werden. Mit Hilfe dieses Ziehvorgangs wird aus einem Rohling ein Stahlstab erstellt , der beispielsweise in den Fig. 4(a), 4(b) dargestellt ist, dessen Festigkeit wesentlich höher als jene des Rohlings ist, d.h. eine Festigkeit, die wesentlich höher liegt, als wenn die Ausnehmungen durch spanabhebende Bearbeitung gefertigt worden wären. Der Stahlstab weist einen Außendurchmesser auf, der gleichförmig über die Gesamtlänge des Stahlstabes ist, und die Oberfläche ist glatt. In den Fig. 4(a) und 4(b) ist ein Stahlstab gezeigt, der vier spiralenförmige Ausnehmungen mit gleichen Ganghöhen aufweist. Bei jenem Stahlstab, der in den Fig. 4(c) und 4(d) dargestellt ist, sind sechs spiralenförmige Ausnehmungen mitgleidaer Ganghöhe vorgesehen. Wenn zur weiteren Erhöhung der Festigkeit des Stahlstabs Maßnahmen getroffen werden sollen, braucht der so hergestellte Spannstahlstab nur auf bekannte Art und Weise wärmebehandelt zu werden, beispielsweise mit Hochfrequenzinduktionserwärmung oder in Form einer Flammbehandlung.

Aufgrund mehrerer durchgeführter Versuche an einem Spannstahlstabs gemäß der Erfindung konnte ermittelt werden, daß dem Beton aufgrund des Haftvermögens des Spannstahlstabs am Beton eine ausreichende Spannung aufgeprägt werden kann. Vorzugsweise sind die spiralförmigen Ausnehmungen auf die folgende Art und

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Weise auszubilden:

1. ) Die ..Summe der Breiten W der Hohlräume, die durch die spiralförmigen Ausnehmungen im Querschnitt entstehen, liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1/6 bis 2/5 vies Gesamtumfangs des Stahlstabs.

Bei einfachem, bekanntem Stahlbeton, bei dem Stahleinlagen im Beton eingeschlossen sind, ist eine Spannungseinleitung in den Beton nicht vorgesehen, so daß die Verspannung und das Lösen der Verspannung außer Betracht bleiben können. Wenn der Stab im Beton eingeschlossen ist, und somit den sogenannten Kern des Betons bildet, ist die Verstärkungswirkung im Beton erfüllt. Aus diesem Grunde reicht bei Stahlbeton jede Ausführungsform der Stahleinlagen aus, durch welche ein maximales Haftvermögen am Beton erzielt wird. Bei Spanngliedern für Spannbeton hingegen ist eine Erhöung der Festigkeit des Betons durch Komprimierung des Betons mit Hilfe des Haftvermögens von Stahl und Beton vorgesehen, wenn das gespannte Spannglied gelockert wird. Zur Verspannung des Stahlstabs ist ein Ende festgelegt und an einer Spanneinrichtung befestigt, um eine vorgegebene Spannung auf dem Beton aufzubringen.

Die Befestigung eines der Enden kann auf folgende zwei Arten erfolgen. Zuerst, wie in Fig. 6(a) gezeigt, ist ein mit Gewinde versehener Abschnitt 22 am Ende zur Befestigung vorgesehen und mit Hilfe einer Mutter, welche in Gewinde eingriff mit dem Gewinde steht, wird dieses Ende an einer Endplatte befestigt. Andererseits, wie in Fig. 6(b) gezeigt, ist ein aufgeweiteter Kopfabschnitt 23 vorgesehen, der zur Festlegung des Kopfabschnitts 23 dient.

Wenn die zuerst aufgeführte Vorgehensweise Verwendung finden soll, ist das Gewinde 22 an dem Ende vorgesehen, an dem spiralenförmige Ausnehmungen ausgeformt sind. Wenn deshalb bei der Querschnittsfläche des Stabes die Summe der Breiten der Hohlräume, die durch die spiralförmigen Ausnehmungen entstehen,

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groß, verglichen mit dem Gesamtumfang des Stabes, ist, kann ein < Scherbruch bei der Mutter entstehen.

Bei den Versuchsdurchführungen für das Spannglied gemäß der Erfindung zeigt es sich, daß, wenn ein Stahlstab einen Außendurchmesser von 9|2 mm und - wie in den Fig. 4a und 4b - vier spiralenförmige, symmetrisch in einem Abstand zueinander angeordnete Ausnehmungen aufweist und die Summe der Breiten W der Hohlräume die Hälfte des Gesamtumfangs überschreitet, häufig ein Scherbruch an der Mutter auftrat. Bei Berücksichtigung eines Sicherheitsfaktors für eine Schraubenmutterverbindung sollte die Summe der Hohlraumbreiten geringer als 2/5 des Gesamtumfangs betragen. Vorzugsweise sollte die Summe der Hohlraumbreiten ungefähr 1/3 des Gesamtumfangs betragen.

Bei einer Betrachtungsweise bezüglich des Haftvermögens am Beton sollte ein Spannglied gemäß der Erfindung vorzugsweise eine Summe der Hohlraumbreiten W aufweisen, die in einem Bereich von 1/6 bis 2/5 des Gesamtumfangs liegt.

2.) Die Breite ¥ einer einzigen spiralförmigen Ausnehmung sollte vorzugsweise in einem Bereich von 1/24 bis 2/15 des Gesamtumfangs liegen.

Bei dem Spannglied bzw. Spannstab gemäß der Erfindung ist die Breite ^eder spiralenförmigen Ausnehmung vorzugsweise gleich.

Bei einem Stahlstab mit einem Außendurchmesser von 9,2 mm und derselben Anzahl von spiralenförmigen Ausnehmungen, nämlich vier, wurde festgestellt, daß, wenn die Breite einer einzigen spiralförmigen Ausnehmung geringer als 1 mm ist, der Beton, der die Ausnehmung ausfüllt, von dem Betonhauptkörper abbricht, wenn die Verspannung aufgehoben wird, so daß kein erhöhtes Haftvermögen am Beton erzielt werden kann. Wenn die Breite einer einzigen spiralförmigen Ausnehmung größer als 2/5 des Gesamtumfangs

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ist, sind die Gewindegänge des Gewindes am Ende des States zu kurz, so daß die Festigkeit des mit Gewinde versehenen Abschnitts abnimmt, so daß gegebenenfalls die vorgegebene Spannung in den Beton nicht eingeleitet werden kann. Wenn die Breite einer einzigen spiralförmigen Ausnehmung innerhalb eines Bereiches von 1,8 mm bis 2,5 mm liegt, kann das Ende sicher mit Hilfe einer Gewindemutter festgelegt werden,und ein ausreichendes Haftvermögen am Beton ist sichergestellt, so daß dem Beton die erforderliche Verspannung verliehen werden kann.

Bei weiteren Versuchsdurchführungen konnte festgestellt werden, daß, wenn die Breite einer einzigen spiralförmigen Ausnehmung in einem Bereich von 1/24 bis 2/15 des Gesamtumfangs liegt, die Vorteile des erfindungsgemäßen Spanngliedes auftreten.

3.) Vorzugsweise sollte unter den oben gegebenen Bedingungen die mittlere Tiefe D der spiralförmigen Ausnehmung geringer als 1/10 des Außendurchmessers des Stahlstabes sein.

Wenn die Tiefe der spiralförmigen Ausnehmung größer als der oben aufgeführte Wert ist, liegt der Grund der Ausnehmungen tiefer als der Gewindegrund, so daß die Festigkeit des mit Gewinde versehenen Abschnitts abnimmt.

Bei Versuchsdurchführungen bestätigte sich, daß beim Spannglied gemäß der Erfindung mit einem Außendurchmesser von 9,2 mm und vier spiralförmigen Ausnehmungen und mit Abmessungen der Hohlräume, die durch die spiralförmigen Ausnehmungen entstehen und innerhalb der unter 1) und 2) genannten Bereiche liegen, die Tiefe der Ausnehmung vorzugsweise ungefähr 0,5 mm beträgt.

Die oben aufgeführten Versuchsergebnisse bestätigten sich bei

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Versuchen mit Spanngliedern gemäß der Erfindung, die einen Außendurchmesser in einem Bereich von 7,8 bis 14 mm und drei, bis sechs spiralförmige Ausnehmungen aufweisen.

Diese bevorzugten Ausführungsformen eines Spannstabes bzw. Spanngliedes gemäß der Erfindung für Spannbeton erzielen "alle erforderlichen Vorteile. Wenn demzufolge alle spiralförmigen Ausnehmungen gleich tief sind, die Breite einer einzigen spiralförmigen Ausnehmung im obigen Grenzbereich liegt, die Anzahl der spiralförmigen Ausnehmungen größer als sechs ist und die oben gegebenen Erfordernisse eingehalten sind, daß nämlich die Summe der gesamten Hohlraumbreite den niedrigsten Wert unter^i) überschreitet, sind die Anzahl der spiralförmigen Ausnehmungen oder die Breite einer einzigen spiralförmigen Ausnehmung innerhalb der vorgegebenen Bereiche zu wählen. In bezug auf das Haftvermögen am Beton und bezüglich der Hersiä-lung eines Stahlstabes, daß nämlich am Ziehwerkzeug nicht übermäßige Kräfte aufgebracht werden müssen, beträgt die Ganghöhe der spiralförmigen Ausnehmungen ungefähr das 10-fache des Außendurchmessers ees Stahlstabs.

Eine dritte, bevorzugte Ausführungsform eines Spanngliedes gemäß der Erfindung ist anhand der Fig. 5(a) und 5(b) erläutert. Bei dieser Ausführungsform weist ein Spannstahlstab im Vergleich zu den ersten und zweiten, bevorzugten Ausführungsformen ein höheres Haftvermögen am Beton auf. Bei jenem in den Fig. 5(a) und 5(b) gezeigten Stab sind spiralförmige Ausnehmungen 20 am Stahlstab 19 ausgeformt, welcher einen Kreisquerschnitt aufweist. Wie bei den ersten und zweiten, bevorzugten Ausführungsformen sind die spiralförmigen Ausnehmungen 20 vorzugsweise mit Hilfe eines Ziehwerkzeugs ausgeformt. Die Anzahl der spiralförmigen Ausnehmungen ist entsprechend dem Verwendungsbereich des Spanngliedes zu wählen.

Ebene Flächen 21 verlaufen parallel zur Achse und sind auf

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der Außenfläche des Stahlstabs 19 ausgebildet, in dem die spiralförmigen Ausnehmungen vorgesehen sind. Diese ebenen Flächen 21 können mit Hilfe eines bekannten Walzwerkzeuge ausgebildet werden. Bei entsprechenden Erfordernissen können mehrere ebene Flächen 21 vorgesehen sein.

Die Breite jeder ebenen Fläche 21 sollte, wenn zwei ebene Flächen in diametral entgegengesetzter Lage bezüglich des Querschnitts des Stabes angeordnet sind, wie dies in den Fig. 5a und 5b gezeigt ist, so bemessen sein, daß die Querschnittsgestalt des Stahlstabs ungefähr ovalförmig ist. Vorzugsweise ist die Breite der ebenen Fläche umso größer, je größer der Durchmesser des Stahlstabes ist.

Bei Versuchsdurchführungen konnte bestätigt werden, daß vorzugsweise die Breite der ebenen Fläche innerhalb eines Bereiches von 26,5 bis 27% des Außendurchmessers des Stahlstabes beträgt, nachdem die spiralförmigen Ausnehmungen ausgebildet sind.

Bei jenen in den Fig. 5(a) und 5(b) gezeigten Ausführungsfoiraen liegt der Abschnitt der ebenen Fläche 21 nicht so tief innerhalb des Stabes wie der Grund der spiralförmigen Ausnehmung. Je größer die Breite der ebenen Fläche 21 jedoch ist, desto mäir liegt der Abschnitt der ebenen Fläche 21 am Grund der spiralförmigen Ausnehmung.

Zur zusätzlichen Erhöhung der Festigkeit des Stahlstabs kann eine Wärmebehandlung, wie bei den ersten und zweiten,bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen sein. Wie anhand der ersten und zweiten, bevorzugten Ausführungsformen dargelegt, weist der Stahlstab mit den spiralförmigen Ausnehmungen, wenn die Breite und Tiefe der spiralförmigen Ausnehmungen innerhalb der oben aufgeführten Bereiche liegt, ein vorzügliches Haftvermögen am Beton auf. Bei diesem Stahlstab jedoch, dessen

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Ausnehmungen in derselben Richtung verlaufen, tritt infolge des Betons eine Torsion im Stahlstab gleichzeitig beim Einleiten der Spannung in dem Beton auf, so daß die aufgebrachte Spannung, insbesondere am Ende des Stabes, auf dieselbe Art und Weise mit Hilfe einer Schrauben-Mutterverbindung gelockert werden kann.

Infolge der ebenen;Flächen 21 bei der dritten, bevorzugten Ausführungsform ist der Reibungswiderstand zwischen dem Stab und dem Beton so groß, daß keine Abnahme der eingeleiteten Verspannung auftritt, selbst am Ende nicht. Der Stahlstab gemäß der dritten, bevorzugten Ausführungsform weist im Vergleich zu dem Stahlstab gemäß der ersten und zweiten, bevorzugten Ausführungsform ein größeres Haftvermögen am Beton auf, so daß demzufolge seine Verankerungslänge bzw. Spannlänge kürzer bemessen sein kann.

Um die bei dem erfindungsgemäßen Spannglied auftretenden Vorteile dazulegen, werden im folgenden einige Versuchsdurchführungen erläutert.

Beipiel 1

Um den Wirkungsgrad eines Spannglieds gemäß der ersten und zweiten, bevorzugten Ausführungsform zu bestimnen,dieanhand der Fig 4(a)bis 4 (d)dargestellt sind, wurde dieses Versuchsbeispiel durchgeführt.

Folgende Probestäbe wurden hergestellt:

(A) Stahlstab mit einem Außendurchmesser von 11 mm, einer

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Querschnittsfläche von 1,2 mm und mit sechs spiralförmigen Ausnehmungen. Die gesamte Hohlraumbreite und die mittlere Tiefe der spiralförmigen Ausnehmungen lagen innerhalb der oben angegebenen Bereiche, und die Ganghöhe der Ausnehmungen betrug das 10-fache des Durchmessers des Stabes.

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(B) Runder Spannstahlstat) mit einem Kreisquerschnitt mit einem Außendurchmesser von 10,90 mm.

Prüfverfahren und Bedingungen:

Die Prüfstäbe (A) und (B) wurden, wie in den Fig. 8(a) und (b) dargestellt, innerhalb der Mitte einer Verschalung 30 angeordnet, deren Länge 1500 mm beträgt und einen Querschnitt von 80 mm χ 80 mm aufweist. Der mit Gewinde versehene Abschnitt an einem Ende der Probestäbe (A) und (B) wurde an der Endplatte mit Hilfe einer Mutter befestigt, die in dem mit Gewinde versehenen Abschnitt eingreift. Daraufhin wurde eine Spannung aufgebracht und mit Hilfe eines Spannungsprüfgerätes gemessen. Bei gespanntem Stab wurde Beton in die Verschalung eingegossen, und Dehnungsmeßeinrichtungen SG^, SGp .... wurden entlang der Längsfläche des Betons angeordnet. Die Dehnungsmeßeinrichtung SG^ lag 5 cm von dem Ende E, an dem die Spannung eingeleitet wird, entfernt, SG^ war 15 cm, SG, 25 cm usw. entfernt. In einem Abstand von 10 cm war folglich jeweils eine Dehnungsmeßeinrichtung angeordnet. Eine Woche nach dem Vergießen des Betons, wenn die Festigkeit desselben ungefähr 400 kg/cm erreicht hatte, wurde die Spannung am Spannstab aufgehoben, und die dadurch auf den Beton übertragene Dehnung wurde an den Dehnungsmeßeinrichtungen abgelesen.

Die Versuchsergebnisse sind in Fig. 8 (c) zusammengefaßt, bei der auf der Ordinate die Dehnung und auf der Abszisse der Abstand von dem Ende aufgetragen ist, an dem die Spannung eingeleitet worden ist. Der Kurvenzug (A) bezieht sich auf die Versuchsergebnisse bei einem Spannstahlstab gemäß der Erfindung, und der Kurvenzug (B) stellt zum Vergleich die Versuchsergebnisse bei einem bekannten Spannstahlstab mit kreisförmigem Querschnitt dar.

Wie Fig. 8(c) zu entnehmen ist, beträgt die Verankerungslänge bei dem Spannglied gemäß der Erfindung ungefähr das 35-fache

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des Durchmessers, während bei dem bekannten Spannglied mit kreisförmigem Querschnitt diese ungefähr das 100-fache des Durchmessers beträgt. Somit ist das Haftvermögen am Beton bei einem Spannglied gemäß der Erfindung ungefähr dreimal so hoch wie bei dem bekannten Spannglied mit kreisförmigem Querschnitt.

Somit ergibt sich als Ergebnis, daß bei dem Spannglied gemäß der Erfindung der Vorteil auftritt, daß ein Spannglied mit große." Durchmesser verwendbar ist, das bisher deshalb nicht zur Verwendung kam, da ein geringeres Haftvermögen am Beton auftrat.

Beispiel 2

Dieser Versuch wurde zum Vergleichen der anfänglichen Schlupfbeanspruchung und der maximalen Bindefestigkeit bei den Spanngliedern gemäß der drei bevorzugten Ausführungsformen durchgeführt.

Folgende Prüfstäbe wurden hergestellt:

(A) Ein Rundstahlstab mit einem Kreisquerschnitt von 61,9mm mit sechs sprialförmigen Ausnehmungen und zwei symmetri*- schen ebenen Flächen. Die gesamte Hohlraumbreite der spiralförmigen Ausnehmungen, die Breite einer einzigen spiralförmigen Ausnehmung und die mittlere Tiefe lagen innerhalb der oben angegebenen Bereiche bei den ersten und zweiten, bevorzugten Ausführungsformen gemäß der Erfindung. Die Breite der ebenen Flächen lag in dem Bereich von 26,5 bis 27% des Außendurchmessers des Stahlstabes, nachdem die spiralförmigen Ausnehmungen ausgeformt worden waren.

(B) Ein Spannstahlstab mit der gleichen Querschnittsfläche wie beim Stab (A) mit sechs spiralförmigen Ausnehmungen, die gleich denen der spiralförmigen Ausnehmungen beim Stab (A) bemessen waren.

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Prüfbedingungen:

Eine 15 cm umfassende Verschalung 32 in Fig. 9 wurde erstellt, und die oben beschriebenen Prüfstäbe (A) und (B) wurden in der Mitte angeordnet. Daraufhin wurde Beton 33 in die Verschalung gegossen. Nachdem sich der Beton auf eine Festigkeit von 300 kg/cm verfestigt hatte, wurde eine Zugkraft in Richtung des Pfeils auf die Stäbe (A) und (B) mit Hilfe eines bekannten Spannungsprüfgeräts aufgebracht, und die anfängliche Schlupfbeanspruchung, d.h. die Beanspruchung an einem Punkt, an dem eine Verschiebung von 2000tel Millimetern auftritt,und die maximale Bindefestigkeit am Beton wurden aufgrund der Ablesungen des relativen Schlupfs an einer Meßeinrichtung ermittelt.

Die anfängliche Schlupfbeanspruchung des Stabes (A) betrug etwa das 1,3-fache von jener des Stabes (B), und die maximale Bindefestigkeit betrug beim Stab (A) ungefähr das 2,5-fache jener des Stabes (B).

Demzufolge ist das Spannglied gemäß der dritten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, das ein größeres Haftvermögen am Beton als die Spannglieder gemäß der ersten und zweiten, bevorzugten Ausführungsform aufweist, mindestens genauso gut wie ein Spannglied mit einem Stahlstab von großem Durchmesser.

Das Spannglied gemäß der Erfindung weist folgende Hauptvorteile auf:

(1) Die Stahlstäbe gemäß der ersten und zweiten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen ein .. wesentlich höheres Haftvermögen am Beton als die bekannten Stahlstäbe mit Kreisquerschnitt auf und sind insbesondere bei Spannstäben mit großem Durchmesser geeignet;

(2) werden diese als Spannstahlstäbe bei einem Spannbetonpfeiler trotz einer kurzen Verankerungslinie verwendet, verursachen sie keine Längsrisse im Beton, da sie keine konvexen

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Vertiefungen in der Oberfläche aufweisen, die den Beton aufspalten;

(3) im Gegensatz zu den bekannten Stahlstäben, die in den Fig. 2 und 3 dargestellt sind, weisen die erfindungsgemäßen Spannglieder einen Querschnitt auf, der über die Gesamtlänge gleichmäßig ist, und folglich sind die Dehnungen, wenn mehrere Spannstäbe gemäß der Erfindung gleichzeitig gespannt werden, ebenfalls gleich. Aus diesem Grunde kann eine gleichzeitige Verspannung einfach ermöglicht werden. Insbesondere ist keine Vorspannung erforderlich, wie dies bei dem bekannten Spannstahldrahtbündel der Fall ist;

(4) da der Spannstahlstab gemäß der Erfindung durch ein Ziehwerkzeug gezogen wird, kann das Ende des Spannstabes ohne Vorbohren in ein:Gewinde eingeschnitten werden;

(5) die Stahlstäbe gemäß der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung können auch mit einem Kopfabschnitt an einem Ende versehen sein, wobei mit Hilfe des Kopf abs chnitts der Stab festgelegt wird und die erforderliche Spannungseinleitung übertragen werden kann. Da der Spannstab völlig rund ausgebildet ist, verformt sich der Kopfabschnitt beim Hämmern kaum, und da das Unterteil des Kopfabschnitts unregelmäßig ausgebildet ist, wie in Fig. 6(b) gezeigt, frißt sich beim Einleiten der Spannung über den Spannstab der Spannstab in der Verankerungsplatte ein, so daß eine Drehbewegung verhindert ist, wobei die Verankerungsplatte beispielsweise aus Weichstahl besteht, der weicher als das Material ist, aus dem der Spannstab besteht;

(6) bei dem Stahlspannstab gemäß der dritten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung tritt zusätzlich zu den Vorteilen bei einem Spannstab gemäß der ersten und zweiten, bevorzugten Ausführungsform ein weiterer Hauptvorteil auf, nämlich ein er-

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höhtes Haftvermögen am Beton, und folglich nimmt die Verankerungslänge im Vergleich zu den ersten und zweiten, bevorzugten Ausführungsformen ab, so daß ein vorteilhafter Spannstahlstab mit großem Durchmesser erzielbar ist.

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Claims

Patentansprüche

1.J Spannglied als Stahleinlage für Spannbeton, gekennzeichnet durch einen kreisförmigen Querschnitt und durch mehrere spiralförmige Ausnehmungen.

2. Spannglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbreite der Hohlräume der spiralförmigen Ausnehmungen 1/6 bis 2/5 des Gesamtumfangs des Stabes beträgt, die Breite jeder spiralförmigen Ausnehmung 1/24 bis 2/15 des Gesamtumfangs und die Tiefe der spiralförmigen Ausnehmung in der Mitte geringer als 1/10 des Außendurchmessers des Stabes betragen.

3. Spannglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbreite der Hohlräume ungefähr 1/3 des Gesamtumfangs des Stabes beträgt.

4. Spannglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jeder Aussparung ungefähr 1,8 mm bis 2,5 mm beträgt.

5. Spannglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe jeder Aussparung ungefähr 0,5 mm beträgt.

6. Spannglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen eine gleiche Ganghöhe aufweisen.

7. Spannglied nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ganghöhe der Aussparungen ungefähr das 10-fache des Stabdurchmessers beträgt.

8. Spannglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

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Aussparungen bei einem Ziehvorgang ausgeformt sind.

9. Spannglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ebene Flächen parallel zur Stabachse vorgesehen sind.

10. Spannglied nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jeder ebenen Fläche ungefähr 26,5 bis 2.1% des Außendur bhmess er s des Stabes beträgt.

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