EP0006085B1 - Verfahren zur Herstellung von Ankerstäben oder Ankerdrähten sowie Anwendung derselben für Erd- und Felsanker - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Ankerstäben oder Ankerdrähten sowie Anwendung derselben für Erd- und Felsanker Download PDFInfo
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- E21D21/006—Anchoring-bolts made of cables or wires
Definitions
- the invention now seeks to provide a method for producing anchor rods or anchor wires of the type mentioned at the outset, which are distinguished by high corrosion resistance and strength properties corresponding to the intended use.
- the method according to the invention is essentially characterized in that rods or wires made of rustproof austenitic or ferritic steel are cold-hardened, preferably cold-wounded, cold-rolled, cold, in order to achieve a yield strength ratio R P 0.2 / R m of at least 0.7 embossed or cold stretched, after which any heat treatment is avoided after the cold forming.
- Rods or wires made of stainless austenitic or ferritic steel have not previously been strain hardened in a way that makes them appear suitable for ground anchors or rock anchors.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Ankerstäben oder Ankerdrähten für Erd- und/oder Felsanker, sowie auf die Anwendung von auf diese Weise hergestellten Stäben als Erd- und/oder Felsanker. Erd- und Felsanker weisen üblicherweise Stahldrähte oder Stahlstangen auf, welche in einem gewissen Bereich ihrer Länge freiliegen.
- Diese Stangen oder Drähte sind daher in hohem Mass korrosionsgefährdet und müssen daher vor Korrosion geschützt werden. Die Enden solcher Erd- und Felsanker sind üblicherweise über eine Verankerungsstrecke in Beton vergossen und weisen zwischen dieser Verankerungsstrecke und der Bodenoberfläche eine Freispielstrecke auf, innerhalb welcher sie frei und ungeschützt liegen und der Feuchtigkeit des Bodens ausgesetzt sind. Im Bereich dieser Freispielstrekke sind die Ankerstäbe oder Drähte daher im hohen Masse korrosionsgefährdet und bei den bekannten Erd- und Felsankern sind diese Stahlstäbe oder Drähte daher mit einem Korrosionsschutz umgeben. Ein solcher Korrosionsschutz ist auf die Oberfläche der Stäbe oder Drähte aufgebracht und wenn beim Einbau eine Beschädigung dieser Oberfläche erfolgt, besteht die Gefahr, dass an den beschädigten Stellen die Korrosion einsetzt. Nach dem Einbau ist der Korrosionsschutz nicht mehr kontrollierbar und es besteht daher die Gefahr, dass falls der Korrosionsschutz an einer Stelle mangelhaft ist, an dieser Stelle die Zerstörung einsetzt, so dass im Laufe der Zeit solche Erd- und Felsanker brechen können. Überdies tritt bei der Beanspruchung eines solchen Erd- und Felsankers in der Freispielstrekke eines elastische Dehnung auf, welcher ein Überzug als Korrosionsschutz nicht genügend folgen kann. Es besteht hierbei die Gefahr, dass Haarrisse im Überzug auftreten und an diesen Haarrissen setzt ebenfalls die Zerstörung ein. Diese Gefahr ist insbesondere deshalb gegeben, weil solche Erd- und Felsanker über lange Zeiträume betriebssicher bleiben müssen. Solche Erdanker müssen eine hohe Zugfestigkeit aufweisen.
- Die Erfindung sucht nun ein Verfahren zur Herstellung von Ankerstäben oder Ankerdrähten der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit und dem Verwendungszweck entsprechende Festigkeitseigenschaften auszeichnen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass Stäbe oder Drähte aus nicht rostendem austenitischem oder ferritischem Stahl zur Erzielung eines Streckgrenzenverhältnisses RP0.2/Rm von wenigstens 0,7 kalt verfestigt, vorzugsweise kalt verwunden, kalt gewalzt, kalt geprägt oder kalt gereckt werden, worauf anschliessend an die Kaltverformung jede Wärmebehandlung vermieden wird. Stäbe oder Drähte aus nicht rostendem austenitischem oder ferritischem Stahl wurden bisher nicht in einer Weise kalt verfestigt, welche sie für Erdanker oder Felsanker verwendbar erscheinen lässt. Dieser Umstand ist vor allem darauf zurückzuführen, dass es bekannt ist, dass ein unter Spannung stehender Stahl bei gleichzeitigem chemischen Angriff einem erhöhten Verschleiss unterworfen ist. Es musste somit angenommen werden, dass kalt verformte Werkstoffe chemisch leichter angegriffen werden können. Die Erfindung weist mit der Massnahme der Einhaltung eines bestimmten Streckgrenzenverhältnisses einen Weg, wie dennoch ohne Einbusse an Korrosionsbeständigkeit die erforderlichen Festigkeitseigenschaften für die Verwendung solcher Ankerstäbe oder Ankerdrähte als Erd- oder Felsanker erzielbar sind. Vorzugsweise wird erfindungsgemäss die Kaltverfestigung bis zur Erzielung eines Streckgrenzenverhältnisses von wenigstens 0,8, vorzugsweise von 0,8 bis 0,9, durchgeführt.
- Die Kaltverfestigung kann prinzipiell durch Kaltverwinden, Kaltwalzen, Kaltprofilieren, Kaltrecken, Kaltziehen , Kaltstauchen od. dgl. erzielt werden. Kaltziehen und Kaltstauchen bringt aber die Gefahr der Reibmartensitbildung mit sich und Martensitbildung soll bei der erfindungsgemässen Kaltverfestigung mit Sicherheit vermieden werden. Es sind daher die erstgenannten Kaltverfestigungsverfahren bevorzugt, wobei bei Kaltrecken, Kaltwalzen und Kaltprägen ein Umformgrad von maximal 20%, vorzugsweise ungefähr 15%, eingehalten wird. Die Einhaltung eines derartigen Umformgrades gewährleistet, dass Martensit nicht gebildet wird und das geforderte Streckgrenzenverhältnis erzielt werden kann. Unter Umformgrad soll hiebei das Längenverhältnis zwischen Endlänge und Ausgangslänge, bzw. dem Endquerschnitt und dem Ausgangsquerschnitt eines Prüfkörpers verstanden werden. In bevorzugter Weise wird zur Erzielung des geforderten Streckgrenzenverhältnisses das Kaltverwinden auf eine Ganghöhe vom 5- bis 20fachen, vorzugsweise 6- bis 10fachen des Nenndurchmessers des Stabes oder Drahtes durchgeführt. Auch durch diese Massnahme wird Martensitbildung mit Sicherheit vermieden, wodurch eine wesentlich höhere Korrosionsbeständigkeit erzielt wird. Die Ausbildung von Martensit würde zu einem starken Ansteigen der Zugfestigkeitswerte führen. Das Streckgrenzenverhältnis würde aber gleichzeitig wesentlich abnehmen und die geforderten Werte könnten nicht erreicht werden.
- Rostfreie Stähle brauchen auch nach der erfindungsgemässen Kaltverformung nicht speziell gegen Korrosion geschützt werden und es ist auch eine Oberflächenbehandlung oder -beschichtung entbehrlich. Da ein rostfreier Stahl über seinen ganzen Querschnitt gegen Korrosion unempfindlich ist, wird durch eine Beschädigung der Oberfläche die Festigkeit des Erd- oder Felsankers nicht gefährdet. Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die Korrosionsbeständigkeit eines in der erfindungsgemässen Weise kalt verfestigten, rostfreien, austenitischen oder ferritischen Stahles allen praktischen Anforderungen gerecht wird. Ein erhöhter Korrosionsangriff konnte trotz der erhöhten Festigkeitswerte nicht festgestellt werden.
- Die Erfindung bezieht sich weiters auf die Anwendung eines kaltverfestigten, vorzugsweise kaltgewalzten, kaltgeprägten, kaltgereckten oder kaltverwundenen rostfreien, austenitischen oder ferritischen Stahles mit einem Streckgrenzenverhältnis von wenigstens 0,7 für Erd- und Felsanker.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert:
- Es wurden Stäbe aus Stählen der Sorten X 8 Cr 17 und X 5 CrNiMo 18 10 analysiert und die Streckgrenze, die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung in verwundenem und unverwundenem Zustand .gemessen. Bei den Stäben handelte es sich um .profilierte Stäbe mit einem Nenndurchmesser de von 24 mm, welche mit Rippen versehen waren, so dass der Verwindungsgrad eindeutig feststellbar war. Die Verwindung der Stäbe erfolgte mit .einer an den Längsrippen feststellbaren Ganghöhe von 6 de für Stäbe aus der Stahlsorte X 8 Cr 17 und 10 de für Stäbe aus der Stahlsorte X 5 CrNiMo 18 10. Die erzielten mechanischen Eigenschaften .der genannten Stäbe sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.
- Ausführungsbeispiele:
- Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)
- Profil: Stab mit Längsrippen, Nenndurchmesser de = 24 mm
- Mechanische Eigenschaften:
- Stahlsorte X 8 Cr 17
- Stahlsorte X 5 CrNiMo 1810
- Bei dem Stahl X 8 Cr 17 handelt es sich um einen ferritischen Stahl, dessen Streckgrenze und Zugfestigkeit durch die Verwindung in einer Weise gesteigert wurden, dass auch das Streckgrenzenverhältnis wesentlich höhere Werte annahm. Trotz der Steigerung der Werte für die Streckgrenze und die Zugfestigkeit konnte im wesentlichen gleich gebliebene Korrosionsbeständigkeit festgestellt werden. Analoges gilt für den Stahl X 5 CrNiMo 18 10. Bei einem weiteren Stahl der Type TOR 650/750 mit der Bezeichnung 18 10 2, welcher gleichfaHs einen nicht rostenden austenitischen Stahl darstellt, wurden eine Analyse
Ein weiterer nicht rostender austenitischer Stahl der Type 16 61 1 (TOR 750/900) zeigte eine Analyse
- Fürferritische korrosionsbeständige Profilstähle der Normbezeichnung X 8 Cr 17 gelten generell folgende Analysenwerte:
- Die mechanischen Eigenschaften solcher Stähle lassen sich durch Kaltverwinden ohne weiteres auf
- Streckgrenzen (Rp0.2): mind. 500 N/mm2, Zugfestigkeit (Rm): mind. 600 N/mm2 und eine Bruchdehnung (A5): mind. 12%
- einstellen, wobei unterZugrundelegung der Mindestwerte für die Streckgrenze und die Zugfestigkeit sich ein Streckgrenzenverhältnis von 0,83 ergibt.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung von Ankerstäben oder Ankerdrähten für Erd- und/oder Felsanker, dadurch gekennzeichnet, dass Stäbe oder Drähte aus nicht rostendem austenitischem oder ferritischem Stahl zur Erzielung eines Streckgrenzenverhältnisses RP0.2/Rm von wenigstens 0,7 kalt verfestigt, vorzugsweise kalt verwunden, kalt gewaltzt, kalt geprägt oder kalt gereckt werden, worauf anschliessend an die Kaltverformung jede Wärmebehandlung vermieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltverfestigung bis zur Erzielung eines Streckgrenzenverhältnisses von wenigstens 0,8, vorzugsweise von 0,8 bis 0,9, durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kaltrecken, Kaltwalzen und Kaltprägen ein Umformgrad von maximal 20%, vorzugsweise ungefähr 15%, eingehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltverwinden auf eine Ganghöhe vom 5- bis 20fachen, vorzugsweise 6- bis 10fachen des Nenndurchmessers des Stabes oder Drahtes durchgeführt wird.
5. Anwendung eines kaltverfestigten, vorzugsweise kaltgewalzten, kaltgeprägten, kaltgereckten oder kaltverwundenen, rostfreien, austenitischen oder ferritischen Stahles mit einem Streckgrenzenverhältnis von wenigstens 0,7 für Erd- und Felsanker.
6. Anwendung eines auf eine Ganghöhe vom 5- bis 20fachen, vorzugsweise 6- bis 10fachen, seines Nenndurchmessers tordierten Rundstahles nach Anspruch 5 für den Zweck nach Anspruch 5.
7. Anwendung eines einem Umformgrad von maximal 20%, vorzugsweise etwa 15%, durch Kaltrecken, Kaltwalzen oder Kaltprägen unterworfenen Stahles nach Anspruch 5 für den Zweck nach Anspruch 5.
8. Anwendung eines Stahles der Stahlsorte X 8 Cr 17 nach Anspruch 5, 6 oder 7 für den Zweck nach Anspruch 5.
9. Anwendung eines Stahles der Stahlsorte X 5 CrNiMo 18 10 nach Anspruch 5, 6 oder 7 für den Zweck nach Anspruch 5.
10. Anwendung eines austenitischem Chrom-Nickel-Stahles derZusammensetzung
Rest Eisen und Stahlbegleiter, nach Anspruch 5, 6 oder 7 für den Zweck nach Anspruch 5.
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