DE977401C - Beton-Rippenstahl hoher Festigkeit - Google Patents

Description

• Beton-Rippenstahl hoher Festigkeit Für die Beanspruchbarkeit eines Bewehrungsstabes im Beton sind die Höhe seiner Streckgrenze und die Höhe seiner Haftfestigkeit im Beton maßgebend. Es sind bereits Vorschläge gemacht worden, die Haftfestigkeit von Bewehrungsstäben im Beton zu verbessern; sie laufen darauf hinaus, auf die Oberfläche der Bewehrungsstäbe Querrippen aufzuwalzen, welche senkrecht oder schräg zur Stabachse verlaufen und eine Verankerung der Stäbe im Beton bewirken.
• Beispielsweise hat man auf Bewehrungsstäbe normaler und auch hoher Festigkeit zwei diametral gegenüberliegende Längsleisten aufgewalzt und sie durch schräg zur Stabachse in schraubenlinienförmiger Anordnung verlaufende Rippen, die mit vollem Querschnitt in die Längsleisten einmünden, verbunden. In der Befürchtung, daß sich die Stäbe unter Zugspannung in Richtung der Schraubenlinie drehen könnten, ließ man mitunter die Richtung der Rippen auf der einen Stabseite wie eine rechtsgängige, auf der anderen Stabseite wie eine linksgängige Schraube verlaufen, so daß sich die Drehrichtungen gegenseitig blockieren.
• In einem anderen Fall gab man den Rippen in dem Zwischenraum zwischen den beiden Längsleisten alternierende Richtung. Benachbarte Schrägrippen innerhalb dieses Zwischenraumes waren nicht wie bei der schraubenlinienförmigen Anordnung einander parallel, sondern standen senkrecht oder annähernd senkrecht zueinander. An ihren Enden liefen diese Rippen vor der Nachbarrippe bzw. der nächsten Längsleiste flach aus. Derartige Rippen hatten aber zuwenig Haftung im Beton, so daß sie nicht den Vorschriften entsprachen und von ihrer Anwendung im Schrifttum abgeraten wurde.
• Die genannten Rippenformen und -anordnungen wurden unterschiedslos ebenso für normal weiches Moniereisen wie für Betonstahl hoher Festigkeit vorgeschrieben. Die Anwendung der Schräglage der Rippen geschah, sofern überhaupt eine Begründung dafür angegeben wurde, deshalb, weil nur schräge Rippen eine Anordnung ermöglichen, bei der die Flächeninhalte der Querschnitte durch die Stäbe überall gleich sind, so daß keine Engstellen auftreten, durch die die Tragfähigkeit der Stäbe verkleinert wird.
• Es wurde also nicht erkannt, daß bei Beton-Rippenstählen höherer Festigkeit von den Rippen eine Kerbwirkung ausgeht und daß diese Kerbwirkung berücksichtigt werden muß. Es wurde auch nicht erkannt, daß, wenn die Querrippen oder Schrägrippen in vollem Querschnitt in die Längsleisten einlaufen, diese Einmündung Anlaß zu einer Kerbwirkung ist, die vermieden werden muß. Es wurde gleichfalls nicht erkannt, daß eine Anordnung der Schrägrippen in alternierender Richtung mit rechtwinkligem Verlauf zueinander zu unbefriedigenden Ergebnissen führen muß, da die größtmögliche Länge jeder dieser so angeordneten Schrägrippen und der kleinstmögliche mittlere Abstand der Rippen voneinander durch das Vorhandensein der jeweils querliegenden Nachbarrippe begrenzt sind. Es wurde auch nicht erkannt, welchen Nachteil es hat, daß die den Rippen in alternierender Anordnung aufgezwungenen Kräfte einer rechtwinkligen Umleitung unterliegen, so daß dadurch an der Umleitungsstelle eine Zerrung auftritt, welche senkrecht zur benachbarten, querliegenden Rippe verläuft, weshalb die von dieser Rippe ausgehende Kerbwirkung in gefährlichem Maße verstärkt wird. Wollte man hierbei die durch die Kürze der Rippen und ihren zwangläufig großen Abstand bedingte ungenügende Haftung durch Vergrößerung der Rippenhöhe auszugleichen suchen, so würde hierbei nicht nur die walztechnisch mögliche Grenze der Rippenhöhe überschritten, sondern es würde auch die Kerbwirkung durch den sich vergrößernden Anteil einer jeden Rippe an der Kraftaufnahme noch weiter vergrößert werden.
• Danach haben sich die bisher bekannten Rippenausbildungen nur an Bewehrungsstäben aus weichem Stahl bewährt. Versuche, auch Stäben aus härterem, legiertem Stahl mit über beispielsweise 6ooo kg/qcm liegender Festigkeit in dieser Weise eine größere Haftfestigkeit zu geben, haben stets zu einer Minderung der Güte der Stäbe geführt. Das liegt daran, daß härterer Stahl eine wesentlich größere Kerbempfindlichkeit besitzt als weicher Stahl. Die Änderungen des Querschnitts eines Bewehrungsstabes, die durch die vorspringenden Rippen verursacht werden, wirken aber gerade so wie Einkerbungen und haben zur Folge, daß der Bewehrungsstab nur eine beschränkte Biegungsfähigkeit besitzt, die den Anforderungen der Baupraxis und den Sicherheitsvorschriften nicht mehr genügt. Die Forderungen nach möglichst hoher Streckgrenze und möglichst hoher Haftfestigkeit schlossen sich also bisher gegenseitig aus.
• Gemäß nachstehend erläuterter Erfindung ist es nunmehr jedoch gelungen, dieser Schwierigkeiten Herr zu werden, weil erkannt worden ist, daß zwischen der Festigkeit des Stahles und der Art der verwendbaren Rippe ein Zusammenhang besteht. Die neue Erkenntnis, die der Erfindung zugrunde liegt, geht dahin, daß es auf die Beachtung der richtigen Schräglage der Rippen, auf die Anordnung wenigstens einer Längsleiste und auf den richtigen Übergang der Schrägrippen zu der Längsleiste ankommt sowie darauf, daß zugleich geeignet legierte Stäbe hoher Zähigkeit benutzt werden müssen, um Bewehrungsstäbe zu erhalten, welche die Eigenschaften hoher Streckgrenze mit der hoher Haftfestigkeit in sich vereinen.
• Ein Beton-Rippenstahl hoher Festigkeit, der nach diesen Erkenntnissen geschaffen ist und der eine Legierungszusammensetzung aufweist: C = 0,3 bis o,611/o, Si = o,2 bis 2,5'0/0, Mn = o,6 bis 2,50/0, wobei Si oder Mn ganz oder zum Teil durch Chrom ersetzt sein kann, mit ein oder zwei Längsleisten und mit Rippen, die in einem Winkel von 3o bis 6o°, vorzugsweise unter 45°, schräg zur Stabachse geneigt sind, ist gemäß der Erfindung durch die Besonderheit gekennzeichnet, daß die parallel zueinander verlaufenden schrägen Rippen in schraubenlinienförmiger Anordnung an ihren Enden vor den Längsleisten flach auslaufen.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Stahl folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten auf: Bei einem Stabdurchmesser von höchstens 16 inm C = 0,40 bis 0,45, Si = o,2o bis 0,50, Mn = o,9o bis i,2o und bei größerem Durchmesser C = 0,42 bis 0,48, Si = o,5o bis o,8o, Mn = i,2o bis i,5o.
• Die angegebenen Werte gelten als Gewichtsprozente. Da hierbei also die Schrägrippen vor den Längsleisten flach auslaufen, wird die andernfalls an der Einmündungsstelle auftretende Kerbwirkung vermieden. Infolge der zueinander parallelen Lage können diese Schrägrippen annähernd von Längsleiste zu Längsleiste reichen und genügend dicht nebeneinander verlaufen, so daß bei gegebener Stablänge insgesamt eine ausreichend große Fläche zur Verfügung steht, mit der sich der Stab gegen eine Verschiebung innerhalb des Betons abstützt.
• Diesem Vorschlag ist nicht gleichzusetzen ein Stahlbeton-Bewehrungsstab hoher Festigkeit gemäß einem älteren Vorschlag mit mindestens zwei über seine ganze Länge sich erstreckenden, nach Schraubenlinien verlaufenden Rippen, zwischen denen in regelmäßigen Abständen voneinander liegende kurze, segmentförmige Riegel angenähert in Längsrichtung des Stabes angeordnet sind. Diese Riegel ergeben nur einen zusätzlichen Widerstand gegen die Verdrehung und damit Verschiebung des Bewehrungsstabes im umgebenden Beton, entwickeln jedoch keine Kraftkomponente, die das Verschieben des Stabes im Beton unmittelbar verhindert, und sind daher für die Haftung des Stabes im Beton wenig wirksam.
• Eine Ausführungsform eines Bewehrungsstabes in der Ausführung gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht, und zwar in Fig. i in Seitenansicht, Fig.2 in Ansicht von vorn.
• Der Stab S ist mit zwei unter einem Winkel von 3o bis 6o° zur Richtung der Stabachse verlaufenden Rippen R in schraubenlinienförmiger Anordnung versehen; in der dargestellten Ausführungsform beträgt der Winkel 45°, da diese Winkelgröße bevorzugt angewandt wird. Bei dieser Anordnung der Rippen ist deren Richtung auf der Unterseite eines Stabes gleichlaufend zu der auf der Oberseite. Im Beton eingebettet und gezogen würde ein solcher Stab die Neigung haben, sich unter Drehung um die eigene Achse aus dem Beton herauszuziehen. Dies wird dadurch verhindert, daß in der Längsrichtung des Stabes dünne Leisten L angewalzt worden sind. Beachtlich ist der Übergang der Rippen R in die Leisten L. Die Rippen R münden nämlich nicht mit vollem Querschnitt in die Leisten L, sondern laufen davor flach aus. Ein jähes Abbrechen der Rippen R darf nicht stattfinden, da dadurch an deren Enden wegen der schroffen Querschnittsveränderung eine Kerbwirkung hervorgerufen würde. Eine ähnliche Kerbwirkung würde sich an der Eintrittsstelle der Rippen in die Leiste bemerkbar machen. Für die Bewehrungsstäbe der erläuterten Ausbildung soll naturharter Stahl der zuvor angegebenen Zusammensetzung verwendet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Beton-Rippenstahl hoher Festigkeit in der Zusammensetzung C = 0,3 bis 0,6%, Si = o,2 bis 2,50/0, Mn = o,6 bis 2,5%, wobei Si oder Mn ganz oder zum Teil durch Chrom ersetzt sein kann, mit ein oder zwei Längsleisten und mit Rippen, die in einem Winkel von 3o bis 6o°, vorzugsweise unter 45°, schräg zur Stabachse geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zueinander verlaufenden schrägen Rippen (R) in schraubenlinienförmiger Anordnung an ihren Enden vor den Längsleisten (L) flach auslaufen. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 497 210; französische Patentschrift Nr. 962 516; USA.-Patentschriften Nr. 2216758, 2374827, 2 376 761, 2 377 980, 2 552 364, 2 405 274; »Schriftenreihe des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton«, 1948 (Verlag W. Ernst u. Sohn), S. 52 bis 58; Prospekt »Torstahl, Sonderbetonstahl III« vom September 1951; Broschüre »Was ist Stahl ?« von Leop. S cheer, B. Auflage, 1949, Springer-Verlag, S. 42 bis 45; Eidgenössische Materialprüfungs- und Versuchsanstalt für Industrie, Bauwesen und Gewerbe, Zürich, Bericht Nr.16ä aus dem Jahre 1950, Titel: »Die materialtechnischen Grundlagen und Probleme des Eisenbetons im Hinblick auf die zukünftige Gestaltung der Stahlbeton-Bauweise« von Prof. Dr.-Ing. h. c. M. Ros, Abb. 95, 145, 146 und S. 59; »Betonbau des Auslandes«, herausgegeben vom Deutschen Beton-Verein e. V. vom 23. B. 1951, veröffentlicht im Augustheft des Beton-Vereins; ASTM A 305-50T; DIN 1045 vom August 1943; Sonderdruck aus dem Heft 24/I95 i der Zeitschrift »Der Bau und die Bauindustrie« mit dem Aufsatz »Der kontinuierlich-konstruktive Verbund von Beton-Rippenstählen« von Dr. W. Schütte und Dr.-Ing. habil. W. E rn s t, S. 4; »Enzyklopädie der technischen Chemie«, von Prof. Dr. F. Ullmann, 4. Band, 1929; »Werkstoff-Handbuch für Stahl und Eisen«, November 1937, 2. Auflage, Blatt C 51-i, C 51-2, C 51-3, C 51-4; Werbeanzeige, betreffend »Boxstahl« der Stahl-und Walzwerke AG. aus dem Jahre 195o; »Journal of the American Concrete Institute«, 1945 S. 13 bis 16; 1946, S. 381, 382; 1947, S. 289 bis 293; 1948, S. 102, 103, 104, 111, 118, 238, 254, 258; 1949 S. 163; I951, S.228, 229, 232; Prospekt des Neunkircher Eisenwerks »NEU-BESTA-Betonstahl«, 1936; »Zentralblatt der Bauverwaltung«, 1937, S. 1092; Prospekt aus dem Jahre 1947 über schwedisches Kammstahlprofil; »Beton- und Stahlbetonbau«, Heft 7, 1951, S. 167, 168. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 908 53O.