Bewehrung -Rebar

Zwei Bündel Betonstahl. Der Bewehrungsstab wird vor seiner Installation geschnitten.

Rebar (kurz für Bewehrungsstab ), bekannt als Bewehrungsstahl oder Bewehrungsstahl , ist ein Stahlstab oder ein Geflecht aus Stahldrähten, das als Spannvorrichtung in Stahlbeton und bewehrten Mauerwerkskonstruktionen verwendet wird, um den unter Spannung stehenden Beton zu verstärken und zu unterstützen. Beton ist unter Druck stark , hat aber eine schwache Zugfestigkeit . Rebar erhöht die Zugfestigkeit der Struktur erheblich. Die Oberfläche von Bewehrungsstäben wird oft mit Rippen, Nasen oder Vertiefungen „verformt“, um eine bessere Verbindung mit dem Beton zu fördern und die Rutschgefahr zu verringern.

Die gebräuchlichste Art von Bewehrungsstahl ist Kohlenstoffstahl , der typischerweise aus warmgewalzten Rundstäben mit Verformungsmustern besteht. Andere leicht verfügbare Typen umfassen Edelstahl und Verbundstangen aus Glasfasern , Kohlefasern oder Basaltfasern . Die Stahlbewehrungsstäbe können auch mit einem Epoxidharz beschichtet werden, das dazu bestimmt ist, den Wirkungen von Korrosion zu widerstehen, insbesondere wenn sie in Salzwasserumgebungen verwendet werden. Bambus hat sich als praktikable Alternative zu Bewehrungsstahl im Betonbau erwiesen. Diese alternativen Typen sind in der Regel teurer oder haben möglicherweise geringere mechanische Eigenschaften und werden daher häufiger im Spezialbau verwendet, wo ihre physikalischen Eigenschaften eine spezifische Leistungsanforderung erfüllen, die Kohlenstoffstahl nicht bietet. Stahl und Beton haben ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizienten , sodass ein mit Stahl verstärktes Betonbauteil bei Temperaturänderungen eine minimale Differenzspannung erfährt .

Geschichte

Bewehrung im Schiefen Turm von Nevyansk

Bewehrungsstäbe im Mauerwerksbau werden seit der Antike verwendet, wobei Rom Eisen- oder Holzstangen im Bogenbau verwendete, später wurden im gesamten mittelalterlichen Europa eiserne Zugstangen und Ankerplatten als Mittel zur Verstärkung von Bögen, Gewölben und Kuppeln eingesetzt. 2.500 Meter Betonstahl wurden im Château de Vincennes aus dem 14. Jahrhundert verwendet .

Während des 18. Jahrhunderts wurde Bewehrungsstahl verwendet, um den Rohbau des Schiefen Turms von Newjansk in Russland zu formen, der auf Befehl des Industriellen Akinfiy Demidov gebaut wurde . Das für die Bewehrung verwendete Gusseisen war von hoher Qualität, und es gibt bis heute keine Korrosion an den Stäben. Der Rohbau des Turms war mit seinem gusseisernen Zeltdach verbunden , gekrönt von einem der ersten bekannten Blitzableiter .

Seine größten Stärken entfaltete Betonstahl jedoch erst Mitte des 19. Jahrhunderts beim Einbetten von Stabstahl in Beton, wodurch der moderne Stahlbeton entstand . Mehrere Menschen in Europa und Nordamerika entwickelten in den 1850er Jahren Stahlbeton. Dazu gehören Joseph-Louis Lambot aus Frankreich, der in Paris (1854) Stahlbetonboote baute, und Thaddeus Hyatt aus den Vereinigten Staaten, der Stahlbetonträger herstellte und testete. Joseph Monier aus Frankreich ist eine der bemerkenswertesten Persönlichkeiten für die Erfindung und Popularisierung von Stahlbeton. Als französischer Gärtner patentierte Monier 1867 Blumentöpfe aus Stahlbeton, bevor er mit dem Bau von Wassertanks und Brücken aus Stahlbeton fortfuhr.

Die Alvord Lake Bridge im Golden Gate Park von San Francisco

Ernest L. Ransome , ein englischer Ingenieur und Architekt, der in den Vereinigten Staaten arbeitete, leistete einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung von Bewehrungsstäben im Betonbau. Er erfand die verdrehte Eisenbewehrung, an die er ursprünglich dachte, als er selbsttragende Bürgersteige für die Masonic Hall in Stockton, Kalifornien, entwarf. Sein verdrehter Bewehrungsstab wurde jedoch anfangs nicht geschätzt und sogar von der Technical Society of California verspottet, wo Mitglieder erklärten, dass das Verdrehen das Eisen schwächen würde. 1889 arbeitete Ransome an der Westküste hauptsächlich an der Gestaltung von Brücken. Eine davon, die Alvord Lake Bridge im Golden Gate Park von San Francisco, war die erste Stahlbetonbrücke, die in den Vereinigten Staaten gebaut wurde. Er verwendete in dieser Struktur verdrillte Bewehrungsstäbe.

Zur gleichen Zeit erfand Ernest L. Ransome die verdrillte Stahlbewehrung, CAP Turner entwarf sein „Pilzsystem“ aus Stahlbeton-Bodenplatten mit glatten Rundstäben und Julius Kahn experimentierte mit einer innovativen gewalzten rautenförmigen Bewehrung mit flachen Flanschen 45° nach oben abgewinkelt (patentiert 1902). Kahn sagte voraus, dass sich Betonträger mit diesem Bewehrungssystem wie ein Warren-Fachwerk biegen würden , und betrachtete diesen Bewehrungsstab auch als Schubbewehrung. Kahns Verstärkungssystem wurde in Betonbalken, Balken und Säulen eingebaut. Das System wurde von Kahns technischen Zeitgenossen sowohl gelobt als auch kritisiert: CAP Turner äußerte starke Einwände gegen dieses System, da es zu einem katastrophalen Versagen von Betonstrukturen führen könnte. Er wies die Idee zurück, dass Kahns Bewehrungssystem in Betonträgern als Warren-Fachwerk fungieren würde, und stellte auch fest, dass dieses System an den Enden der einfach gelagerten Träger, dem Ort, an dem die Schubspannung am größten ist, nicht die ausreichende Menge an Schubspannungsbewehrung bieten würde . Darüber hinaus warnte Turner, dass Kahns System zu einem spröden Versagen führen könnte, da es keine Längsverstärkung in den Trägern an den Säulen habe. Diese Art von Versagen manifestierte sich im teilweisen Einsturz des Bixby Hotels in Long Beach, Kalifornien, und im vollständigen Einsturz des Eastman Kodak Building in Rochester, New York, beide während des Baus im Jahr 1906. Es wurde jedoch der Schluss gezogen, dass beide Ausfälle die Folgen waren von schlechter Qualität der Arbeit. Mit der steigenden Nachfrage nach Baustandardisierung wurden innovative Bewehrungssysteme wie das von Kahn zugunsten der heutigen Betonbewehrungssysteme verdrängt.

Anforderungen für Verformungen an Stahlstabbewehrung wurden im US-Bauwesen bis etwa 1950 nicht standardisiert. Moderne Anforderungen für Verformungen wurden in " Tentative Specifications for the Deformations of Deformed Steel Bars for Concrete Reinforcement ", ASTM A305-47T, festgelegt. Anschließend wurden Änderungen vorgenommen, die die Rippenhöhe und den Rippenabstand für bestimmte Stangengrößen verringerten, und die Qualifikation „vorläufig“ wurde entfernt, als die aktualisierte Norm ASTM A305-49 im Jahr 1949 herausgegeben wurde. Die Anforderungen für Verformungen finden sich in den aktuellen Spezifikationen für Stahl Stabverstärkungen, wie unter anderem ASTM A615 und ASTM A706, sind die gleichen wie die in ASTM A305-49 spezifizierten.

Einsatz in Beton und Mauerwerk

Bewehrungsstäbe werden in die Schalung gelegt und schließlich einbetoniert. Der untere Bewehrungsstab befindet sich innerhalb eines Balkens , während der nach oben ragende Bewehrungsstab verlängert wird, um eine Stütze zu bilden .

Beton ist ein Material, das sehr druckfest , aber relativ zugfest ist . Um dieses Ungleichgewicht im Verhalten des Betons auszugleichen, werden Bewehrungsstäbe eingegossen, um die Zuglasten zu tragen . Die meiste Stahlbewehrung ist in primäre und sekundäre Bewehrung unterteilt, aber es gibt andere kleinere Verwendungen:

• Die Primärbewehrung bezieht sich auf den Stahl, der verwendet wird, um den Widerstand zu gewährleisten, den die Struktur als Ganzes benötigt, um die Bemessungslasten zu tragen.
• Sekundäre Verstärkung , auch als Verteilungs- oder thermische Verstärkung bekannt, wird aus Haltbarkeits- und ästhetischen Gründen eingesetzt, indem sie ausreichend lokalisierten Widerstand bietet, um Rissbildung zu begrenzen und Spannungen zu widerstehen, die durch Effekte wie Temperaturänderungen und Schrumpfung verursacht werden.
• Bewehrungsstäbe werden auch verwendet, um konzentrierten Lasten Widerstand zu verleihen, indem sie genügend lokalisierten Widerstand und Steifheit bieten, damit sich eine Last über einen größeren Bereich ausbreiten kann.
• Rebar kann auch verwendet werden, um andere Stahlstangen in der richtigen Position zu halten, um ihre Lasten aufzunehmen.
• Externe Zuganker aus Stahl können Mauerwerkskonstruktionen einschränken und verstärken, wie der Newjansk-Turm oder antike Bauwerke in Rom und im Vatikan zeigen.

Mauerwerkskonstruktionen und der sie zusammenhaltende Mörtel haben ähnliche Eigenschaften wie Beton und sind zudem nur bedingt auf Zug belastbar. Einige standardmäßige Mauerwerkseinheiten wie Blöcke und Ziegel sind mit Hohlräumen versehen, um Bewehrungsstäbe aufzunehmen, die dann mit Mörtel befestigt werden . Diese Kombination wird als bewehrtes Mauerwerk bezeichnet.

Physikalische Eigenschaften

Stahl hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der fast dem von modernem Beton entspricht . Wäre dies nicht der Fall, würde es Probleme durch zusätzliche Längs- und Querspannungen bei von der Setztemperatur abweichenden Temperaturen geben. Obwohl Bewehrungsstäbe Rippen aufweisen, die sie mechanisch an den Beton binden, können sie dennoch unter hohen Spannungen aus dem Beton gezogen werden, was häufig mit einem größeren Einsturz der Struktur einhergeht. Um ein solches Versagen zu verhindern, wird der Bewehrungsstab entweder tief in benachbarte Bauteile eingebettet (40- bis 60-facher Durchmesser) oder an den Enden gebogen und eingehakt, um ihn um den Beton und andere Bewehrungsstäbe zu befestigen. Dieser erste Ansatz erhöht die Reibung, die den Stab an Ort und Stelle hält, während der zweite die hohe Druckfestigkeit von Beton nutzt.

Herkömmliche Bewehrungsstäbe bestehen aus unfertigem gehärtetem Stahl und sind daher anfällig für Rost . Normalerweise ist die Betondecke in der Lage, einen pH - Wert von über 12 bereitzustellen, wodurch die Korrosionsreaktion vermieden wird. Eine zu geringe Betondeckung kann diesen Schutz durch Karbonatisierung von der Oberfläche und das Eindringen von Salz beeinträchtigen . Zu viel Betonüberdeckung kann größere Rissbreiten verursachen, was auch die örtliche Wache gefährdet. Da Rost ein größeres Volumen einnimmt als der Stahl, aus dem er gebildet wurde, übt er einen starken Innendruck auf den umgebenden Beton aus, was zu Rissen, Abplatzungen und schließlich zu strukturellem Versagen führt . Dieses Phänomen ist als Oxidvortrieb bekannt . Dies ist ein besonderes Problem, wenn der Beton Salzwasser ausgesetzt ist, wie bei Brücken, wo im Winter Salz auf Fahrbahnen aufgebracht wird, oder bei Meeresanwendungen. Unbeschichtete, korrosionsbeständige Bewehrungsstäbe mit niedrigem Kohlenstoff- / Chromgehalt (Mikrokomposit), Siliziumbronze , Epoxid -beschichtete, verzinkte oder Edelstahl- Bewehrungsstäbe können in diesen Situationen mit höheren Anfangskosten, aber deutlich geringeren Kosten über die Lebensdauer des Projekts eingesetzt werden. Bei der Arbeit mit epoxidbeschichteten Bewehrungsstäben ist während des Transports, der Herstellung, der Handhabung, der Installation und des Betonierens besondere Sorgfalt geboten, da Beschädigungen die langfristige Korrosionsbeständigkeit dieser Stäbe verringern. Sogar beschädigte epoxidbeschichtete Stäbe haben eine bessere Leistung gezeigt als unbeschichtete Bewehrungsstäbe, obwohl Probleme durch das Ablösen der Epoxidbeschichtung von den Stäben und Korrosion unter dem Epoxidfilm berichtet wurden. Diese epoxidbeschichteten Stäbe werden in über 70.000 Brückendecks in den USA verwendet, aber diese Technologie wurde aufgrund ihrer schlechten Leistung ab 2005 langsam zugunsten von Edelstahlbewehrungsstäben eingestellt.

Anforderungen an Verformungen finden sich in US-Standard-Produktspezifikationen für Stahlstabverstärkungen, wie ASTM A615 und ASTM A706, und schreiben Stollenabstand und -höhe vor.

Faserverstärkter Kunststoffbewehrungsstab wird auch in Umgebungen mit hoher Korrosion verwendet. Es ist in vielen Formen erhältlich, wie z. B. Spiralen zur Bewehrung von Säulen, gewöhnliche Stäbe und Maschen. Die meisten im Handel erhältlichen Bewehrungsstäbe bestehen aus unidirektionalen Fasern, die in ein duroplastisches Polymerharz eingelassen sind, und werden oft als FRP bezeichnet.

Einige spezielle Konstruktionen wie Forschungs- und Produktionseinrichtungen mit sehr empfindlicher Elektronik erfordern möglicherweise die Verwendung einer elektrisch nicht leitenden Verstärkung, und Räume für medizinische Bildgebungsgeräte erfordern möglicherweise nicht magnetische Eigenschaften, um Interferenzen zu vermeiden. FRP-Bewehrungsstäbe, insbesondere Glasfasertypen, haben eine geringe elektrische Leitfähigkeit und sind nicht magnetisch, was üblicherweise für solche Anforderungen verwendet wird. Bewehrungsstahl aus Edelstahl mit niedriger magnetischer Permeabilität ist verfügbar und wird manchmal verwendet, um magnetische Interferenzprobleme zu vermeiden.

Bewehrungsstahl kann auch durch Einwirkungen wie Erdbeben verschoben werden , was zu strukturellem Versagen führt. Das beste Beispiel dafür ist der Einsturz des Cypress Street Viaduct in Oakland, Kalifornien, infolge des Erdbebens von Loma Prieta im Jahr 1989 , bei dem 42 Menschen ums Leben kamen. Durch die Erschütterungen des Erdbebens brachen Bewehrungsstäbe aus dem Beton und knickten ein . Aktualisierte Gebäudeentwürfe, einschließlich mehr umlaufender Bewehrungsstäbe, können diese Art von Versagen beheben.

Größen und Qualitäten

US-Größen

US/Imperial Stangengrößen geben den Durchmesser in Einheiten von 1 ⁄ 8 Zoll (3,2 mm) für die Stangengrößen Nr. 2 bis Nr. 8 an, sodass Nr. 8 = 8 ⁄ 8 Zoll = 1 Zoll (25 mm) Durchmesser. Die Querschnittsfläche, wie sie durch πr² gegeben ist, berechnet sich zu (Balkengröße/9,027)², was angenähert wird als (Balkengröße/9)² Quadratzoll. Zum Beispiel ist die Fläche von Balken Nr. 8 (8/9)² = 0,79 Quadratzoll.

Stangengrößen größer als Nr. 8 folgen der 1 ⁄ 8 -Zoll-Regel nur unvollkommen und überspringen die Größen Nr. 12–13 und Nr. 15–17 aufgrund historischer Konventionen. In frühen Betonkonstruktionen waren Stäbe mit 1 Zoll und größer nur in quadratischen Querschnitten erhältlich, und als um 1957 großformatige verformte Rundstäbe verfügbar wurden, stellte die Industrie sie her, um die Querschnittsfläche bereitzustellen, die den früher verwendeten Standardquadratstabgrößen entspricht. Der Durchmesser der entsprechenden großformatigen runden Form wird auf die nächsten 1 ⁄ 8 Zoll gerundet, um die Stangengröße bereitzustellen. Zum Beispiel hat Stab #9 einen Querschnitt von 1,00 Quadratzoll (6,5 cm ² ) und daher einen Durchmesser von 1,128 Zoll (28,7 mm). Die Größen Nr. 10, Nr. 11, Nr. 14 und Nr. 18 entsprechen 1 1 ⁄ 8 Zoll, 1 1 ⁄ 4 , 1 1 ⁄ 2 bzw. 2 Zoll Vierkantstangen. Bewehrungsstab Nr. 14 ist von dieser Annäherung besonders betroffen; nach Durchmesser wäre es #13,5.

Größen kleiner als Nr. 3 werden nicht mehr als Standardgrößen anerkannt. Diese werden am häufigsten als glatter runder unverformter Stabstahl hergestellt, können jedoch mit Verformungen hergestellt werden. Größen kleiner als Nr. 3 werden normalerweise als „Draht“-Produkte und nicht als „Stangen“ bezeichnet und entweder durch ihren Nenndurchmesser oder ihre Drahtdickennummer angegeben. Stangen Nr. 2 werden oft informell als "Bleistiftstange" bezeichnet, da sie ungefähr die gleiche Größe wie ein Bleistift haben.

Wenn Bewehrungsstäbe in US-/Imperial-Größe in Projekten mit metrischen Einheiten verwendet werden, wird die äquivalente metrische Größe normalerweise als auf den nächsten Millimeter gerundeter Nenndurchmesser angegeben. Diese gelten nicht als metrische Standardgrößen und werden daher oft als weiche Konvertierung oder „weiche metrische“ Größe bezeichnet. Das US/Imperial-Stangengrößensystem erkennt die Verwendung echter metrischer Stangengrößen an (insbesondere Nr. 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40, 50 und 60), die den Nenndurchmesser der Stange in Millimetern angeben. als "alternative Größen"-Spezifikation. Das Ersetzen einer US/Imperial-Größe durch eine echte metrische Größe wird als harte Konvertierung bezeichnet und führt manchmal zur Verwendung eines Balkens mit einer physikalisch anderen Größe.

In diesem System gibt es keine Bruchstabgrößen. Das "#"-Symbol in diesem System zeigt das Nummernzeichen an, und somit wird "#6" als "Zahl sechs" gelesen. Die Verwendung des „#“-Zeichens ist für US-Größen üblich, „No.“ wird manchmal stattdessen verwendet.

Bewehrungsstäbe aus Stahl mit Farbcodes zur Angabe der Güte

Kanadische Größen

Korrodierter Beton und Bewehrungsstahl an der Brücke des Queen Elizabeth Way über den Welland River in Niagara Falls, Ontario , Kanada.

Metrische Stangenbezeichnungen stellen den Nenndurchmesser der Stange in Millimetern dar, gerundet auf die nächsten 5 mm.

Europäische Größen

Metrische Stangenbezeichnungen stellen den Nenndurchmesser der Stange in Millimetern dar. Bevorzugte Stangengrößen in Europa sind so spezifiziert, dass sie Tabelle 6 der Norm EN 10080 entsprechen , obwohl verschiedene nationale Normen noch in Kraft sind (z. B. BS 4449 im Vereinigten Königreich). In der Schweiz weichen einige Grössen vom europäischen Standard ab.

Stahlbewehrung im Lager

Australische Größen

Bewehrung zur Verwendung im Betonbau unterliegt den Anforderungen der australischen Standards AS3600-2009 (Concrete Structures) und AS/NZS4671-2001 (Steel Reinforcing for Concrete). Es gibt andere Normen, die für das Prüfen, Schweißen und Verzinken gelten.

Die Bezeichnung der Bewehrung ist in AS/NZS4671-2001 unter Verwendung der folgenden Formate definiert:

Form/ Abschnitt

D- verformter gerippter Stab, R- runder / glatter Stab, I- verformter eingerückter Stab

Duktilitätsklasse

L – niedrige Duktilität, N – normale Duktilität, E – seismische (Erdbeben) Duktilität

Standardsorten (MPa)

250N, 300E, 500L, 500N, 500E

Beispiele:

D500N12 ist ein verformter Stab, 500 MPa Festigkeit, normale Duktilität und 12 mm Nenndurchmesser - auch bekannt als "N12"

Stäbe werden typischerweise einfach mit „N“ (warmgewalzter verformter Stab), „R“ (warmgewalzter Rundstab), „RW“ (kaltgezogener Rippendraht) oder „W“ (kaltgezogener Runddraht) abgekürzt. da die Streckgrenze und die Duktilitätsklasse aus der Form abgeleitet werden können. Beispielsweise haben alle handelsüblichen Drähte eine Streckgrenze von 500 MPa und eine geringe Duktilität, während Rundstäbe 250 MPa und eine normale Duktilität aufweisen.

Neuseeland

Bewehrung zur Verwendung im Betonbau unterliegt den Anforderungen von AS/NZS4671-2001 (Stahlbewehrung für Beton). Es gibt andere Normen, die für das Prüfen, Schweißen und Verzinken gelten.

' Bewehrungsstahlstab Grad 300 & 500 Klasse E

Indien

Bewehrungsstäbe sind in den folgenden Qualitäten gemäß IS:1786-2008 FE 415/FE 415D/FE 415S/FE 500/FE 500D/FE 500S/FE 550, FE550D, FE 600 erhältlich. Bewehrungsstäbe werden mit Wasser bei hohem Druck abgeschreckt so dass die äußere Oberfläche gehärtet wird, während der innere Kern weich bleibt. Bewehrungsstäbe sind gerippt, damit der Beton besser greifen kann. Küstenregionen verwenden verzinkte Bewehrungsstäbe, um ihre Lebensdauer zu verlängern. BIS-Bewehrungsstabgrößen sind 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40 und 50 Millimeter.

Jumbo- und Gewindestangengrößen

Sehr großformatige Bewehrungsstäbe sind weit verbreitet und werden von Spezialherstellern hergestellt. Die Turm- und Schilderindustrie verwendet üblicherweise "Jumbo"-Stangen als Ankerstangen für große Strukturen, die aus leicht übergroßen Rohlingen hergestellt werden, so dass Gewinde an den Enden geschnitten werden können, um Standard-Ankermuttern aufzunehmen. Bewehrungsstäbe mit Vollgewinde werden auch mit sehr groben Gewinden hergestellt, die die Verformungsstandards für Bewehrungsstäbe erfüllen und die Verwendung von kundenspezifischen Muttern und Kupplungen ermöglichen. Beachten Sie, dass diese gebräuchlichen Größen, obwohl sie allgemein verwendet werden, keinen Konsensstandards zugeordnet sind und die tatsächlichen Eigenschaften je nach Hersteller variieren können.

Noten

Bewehrungsstäbe sind in Güten und Spezifikationen erhältlich, die sich in Streckgrenze , Reißfestigkeit , chemischer Zusammensetzung und prozentualer Dehnung unterscheiden .

Die Verwendung einer Sorte allein gibt nur die minimal zulässige Streckgrenze an und muss im Zusammenhang mit einer Materialspezifikation verwendet werden, um die Produktanforderungen für Bewehrungsstäbe vollständig zu beschreiben. Materialspezifikationen legen die Anforderungen für Sorten sowie zusätzliche Eigenschaften wie chemische Zusammensetzung, Mindestdehnung, physikalische Toleranzen usw. fest. Hergestellte Bewehrungsstäbe müssen bei Inspektion und Prüfung die Mindeststreckgrenze der Sorte und alle anderen Materialspezifikationsanforderungen übertreffen.

In den USA entspricht die Sortenbezeichnung der Mindeststreckgrenze des Stabs in ksi (1000 psi), z. B. hat Bewehrungsstab der Klasse 60 eine Mindeststreckgrenze von 60 ksi. Bewehrungsstahl wird am häufigsten in den Klassen 40, 60 und 75 hergestellt, wobei höhere Festigkeiten in den Klassen 80, 100, 120 und 150 leicht erhältlich sind. Klasse 60 (420 MPa) ist die am häufigsten verwendete Bewehrungsklasse im modernen US-Bau. Zu den historischen Noten gehören 30, 33, 35, 36, 50 und 55, die heute nicht mehr gebräuchlich sind.

Einige Sorten werden nur für bestimmte Stangengrößen hergestellt, z. B. unter ASTM A615, Sorte 40 (280 MPa) wird nur für die US- Stangengrößen Nr. 3 bis Nr. 6 (weiche Metrik Nr. 10 bis 19) bereitgestellt. Manchmal hängen Einschränkungen der verfügbaren Materialqualitäten für bestimmte Stangengrößen mit dem verwendeten Herstellungsverfahren sowie der Verfügbarkeit von verwendeten Rohstoffen kontrollierter Qualität zusammen.

Einige Materialspezifikationen decken mehrere Sorten ab, und in solchen Fällen müssen sowohl die Materialspezifikation als auch die Sorte angegeben werden. Bewehrungsstahlsorten werden üblicherweise in technischen Dokumenten vermerkt, auch wenn es keine anderen Sortenoptionen in der Materialspezifikation gibt, um Verwirrung zu vermeiden und potenzielle Qualitätsprobleme zu vermeiden, die auftreten können, wenn ein Materialaustausch vorgenommen wird. Beachten Sie, dass "Gr." ist die gebräuchliche technische Abkürzung für "Grade", mit Variationen bei der Großschreibung von Buchstaben und der Verwendung eines Punkts.

In bestimmten Fällen, wie z. B. bei erdbebensicheren Konstruktionen und explosionssicheren Konstruktionen, bei denen ein Verhalten nach der Streckgrenze erwartet wird, ist es wichtig, Eigenschaften wie die maximale Streckgrenze und das minimale Verhältnis von Zugfestigkeit zu Streckgrenze vorhersagen und steuern zu können. ASTM A706 Gr. 60 ist ein Beispiel für eine Materialspezifikation mit kontrolliertem Eigenschaftsbereich, die eine Mindeststreckgrenze von 60 ksi (420 MPa), eine Höchststreckgrenze von 78 ksi (540 MPa), eine Mindestzugfestigkeit von 80 ksi (550 MPa) und nicht weniger als hat 1,25-fache der tatsächlichen Streckgrenze und Mindestdehnungsanforderungen, die je nach Stangengröße variieren.

In Ländern, die das metrische System verwenden, ist die Sortenbezeichnung normalerweise die Streckgrenze in Megapascal MPa, z. B. Sorte 400 (ähnlich der US-Sorte 60, jedoch ist die metrische Sorte 420 tatsächlich der genaue Ersatz für die US-Sorte).

Übliche US-Spezifikationen, veröffentlicht von ACI und ASTM, sind:

• American Concrete Institute : „ACI 318-14 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary“, ISBN  978-0-87031-930-3 (2014)
• ASTM A82: Spezifikation für blanken Stahldraht zur Betonbewehrung
• ASTM A184/A184M: Spezifikation für fabrizierte verformte Stahlstabmatten zur Betonbewehrung
• ASTM A185: Spezifikation für geschweißtes Stahldrahtgewebe zur Betonbewehrung
• ASTM A496: Spezifikation für verformten Stahldraht zur Betonbewehrung
• ASTM A497: Spezifikation für geschweißtes verformtes Stahldrahtgewebe zur Betonbewehrung
• ASTM A615/A615M: Verformte und glatte Stäbe aus Kohlenstoffstahl für die Betonbewehrung
• ASTM A616/A616M: Spezifikation für verformte und glatte Schienenstahlstäbe zur Betonbewehrung
• ASTM A617/A617M: Spezifikation für verformte und glatte Stäbe aus Achsstahl zur Betonbewehrung
• ASTM A706/A706M: Verformte und glatte Stäbe aus niedriglegiertem Stahl für die Betonbewehrung
• ASTM A722/A722M: Standardspezifikation für hochfeste Stahlstäbe für Spannbeton
• ASTM A767/A767M: Spezifikation für verzinkte (verzinkte) Stahlstäbe zur Betonbewehrung
• ASTM A775/A775M: Spezifikation für epoxidbeschichtete Bewehrungsstahlstäbe
• ASTM A934/A934M: Spezifikation für epoxidbeschichtete vorgefertigte Stahlbewehrungsstäbe
• ASTM A955: Verformte und glatte Edelstahlstäbe für die Betonbewehrung (Zusätzliche Anforderung S1 wird verwendet, wenn die magnetische Permeabilitätsprüfung spezifiziert wird)
• ASTM A996: Schienen-Stahl und Achs-Stahl verformte Stäbe für die Betonbewehrung
• ASTM A1035: Standardspezifikation für verformte und glatte, kohlenstoffarme Chromstahlstäbe zur Betonbewehrung

ASTM-Kennzeichnungsbezeichnungen sind:

• 'S' Billet A615
• „I“-Schiene A616 ( „ASTM A616/A616M – 96a Standard Specification for Rail Steel Deformed and Plain Bars for Concrete Reinforcement (zurückgezogen 1999, ersetzt durch A996)“ . Astm.org . Abgerufen am 24.08.2012 .)
• 'IR'-Schienen erfüllen die ergänzenden Anforderungen S1 A616 "ASTM A616 / A616M - 96a Standardspezifikation für verformten Schienenstahl und glatte Stäbe zur Betonbewehrung (zurückgezogen 1999, ersetzt durch A996)" . Astm.org . Abgerufen am 24.08.2012 .)
• 'A'-Achse A617 "ASTM A617 / A617M - 96a Standardspezifikation für verformte und glatte Stäbe aus Achsstahl zur Betonbewehrung (zurückgezogen 1999, ersetzt durch A996)" . Astm.org . Abgerufen am 24.08.2012 .)
• 'W' Niedrig legiert - A706

Historisch gesehen besteht Bewehrungsstahl in Europa aus Weichstahlmaterial mit einer Streckgrenze von ungefähr 250 MPa (36 ksi). Moderne Bewehrungsstäbe bestehen aus hochfestem Stahl mit einer Streckgrenze von typischerweise 500 MPa (72,5 ksi). Bewehrungsstäbe können mit verschiedenen Duktilitätsgraden geliefert werden . Der duktilere Stahl ist in der Lage, bei Verformung wesentlich mehr Energie aufzunehmen – ein Verhalten, das Erdbebenkräften widersteht und in der Konstruktion genutzt wird. Diese duktilen Stähle mit hoher Streckgrenze werden üblicherweise nach dem TEMPCORE-Verfahren, einem Verfahren der thermomechanischen Verarbeitung , hergestellt . Die Herstellung von Bewehrungsstahl durch Nachwalzen von Fertigprodukten (z. B. Bleche oder Schienen) ist nicht zulässig. Im Gegensatz zu Baustahl sind Betonstahlsorten noch nicht europaweit harmonisiert, jedes Land hat seine eigenen nationalen Normen. Allerdings gibt es unter EN 10080 und EN ISO 15630 einige Standardisierungen von Spezifikations- und Prüfverfahren:

• BS EN 10080: Stahl für die Bewehrung von Beton. Schweißbarer Bewehrungsstahl. Allgemein. (2005)
• BS 4449: Stahl für die Bewehrung von Beton. Schweißbarer Bewehrungsstahl. Stangen-, Coil- und abgewickelte Produkte. Spezifikation. (2005/2009)
• BS 4482: Stahldraht zur Bewehrung von Betonprodukten. Spezifikation (2005)
• BS 4483: Stahlgewebe zur Bewehrung von Beton. Spezifikation (2005)
• BS 6744: Edelstahlstäbe zur Bewehrung von und zur Verwendung in Beton. Anforderungen und Prüfmethoden. (2001/2009)
• DIN 488-1: Betonstahl – Teil 1: Güten, Eigenschaften, Kennzeichnung (2009)
• DIN 488-2: Betonstahl - Teil 2: Betonstahlstäbe (2009)
• DIN 488-3: Betonstahl – Teil 3: Betonstahl in Ringen, Stahldraht (2009)
• DIN 488-4: Betonstahl – Teil 4: Geschweißte Gewebe (2009)
• DIN 488-5: Betonstahl – Teil 5: Gitterträger (2009)
• DIN 488-6: Betonstahl – Teil 6: Konformitätsbewertung (2010)
• BS EN ISO 15630-1: Stahl für die Bewehrung und Vorspannung von Beton. Testmethoden. Bewehrungsstäbe, Walzdraht und Draht. (2010)
• BS EN ISO 15630-2: Stahl für die Bewehrung und Vorspannung von Beton. Testmethoden. Geschweißter Stoff. (2010)

Bewehrung platzieren

Stahldraht zum Befestigen von Bewehrungsstäben, bevor Beton darüber gegossen wird. Als Größenreferenz wird eine in Zentimetern markierte Skala angezeigt.

Bewehrungskörbe werden entweder auf oder außerhalb des Projektgeländes üblicherweise mit Hilfe von hydraulischen Biegemaschinen und Scheren hergestellt. Für kleine oder kundenspezifische Arbeiten ist jedoch ein Werkzeug, das als Hickey oder Handbieger für Bewehrungsstäbe bekannt ist, ausreichend. Die Bewehrungsstäbe werden von Stahlfixierern "Rodbusters" oder Betonbewehrungseisenarbeitern platziert , wobei Stabstützen und Beton- oder Kunststoff- Bewehrungsabstandshalter den Bewehrungsstab von der Betonschalung trennen , um eine Betonabdeckung herzustellen und sicherzustellen, dass eine ordnungsgemäße Einbettung erreicht wird. Die Bewehrungsstäbe in den Käfigen werden durch Punktschweißen , Binden von Stahldraht, manchmal unter Verwendung eines elektrischen Bewehrungsstabs oder mit mechanischen Verbindungen verbunden . Zum Binden von epoxidbeschichteten oder verzinkten Bewehrungsstäben wird normalerweise epoxidbeschichteter bzw. verzinkter Draht verwendet.

Steigbügel

Beispiel Steigbügel

Bügel bilden den äußeren Teil eines Bewehrungskorbs. Bügel sind in Trägern normalerweise rechteckig und in Pfeilern kreisförmig und werden in regelmäßigen Abständen entlang einer Säule oder eines Trägers platziert , um die strukturelle Bewehrung zu sichern und zu verhindern, dass sie sich während des Betonierens aus der Position verschiebt. Die Hauptverwendung von Bügeln oder Ankern besteht darin, die Scherkapazität von Stahlbetonbauteilen zu erhöhen, in denen sie enthalten sind.

Schweißen

Die American Welding Society (AWS) D 1.4 legt die Verfahren zum Schweißen von Bewehrungsstäben in den USA fest. Ohne besondere Berücksichtigung ist der einzige Bewehrungsstab, der schweißbereit ist, die Klasse W (niedrig legiert – A706). Bewehrungsstäbe, die nicht gemäß der ASTM A706-Spezifikation hergestellt werden, sind im Allgemeinen nicht zum Schweißen geeignet, ohne das „Kohlenstoffäquivalent“ zu berechnen. Material mit einem Kohlenstoffäquivalent von weniger als 0,55 kann geschweißt werden.

Bewehrungsstäbe nach ASTM A 616 und ASTM A 617 (jetzt ersetzt durch die kombinierte Norm A996) sind nachgewalzter Schienenstahl und nachgewalzter Schienenachsstahl mit unkontrollierter Chemie, Phosphor- und Kohlenstoffgehalt. Diese Materialien sind nicht üblich.

Bewehrungskäfige werden normalerweise mit Draht zusammengebunden, obwohl das Punktschweißen von Käfigen in Europa seit vielen Jahren die Norm ist und in den Vereinigten Staaten immer häufiger vorkommt. Hochfeste Spannbetonstähle sind nicht schweißbar.

Bewehrungsplatzierung in Rollen

Das Rollenbewehrungssystem ist eine bemerkenswert schnelle und kostengünstige Methode zum Verlegen einer großen Menge Bewehrung in kurzer Zeit. Rollenbewehrung wird in der Regel extern vorbereitet und vor Ort einfach abgerollt. Die Idee der Rollenbewehrung wurde ursprünglich von der BAM AG als BAMTEC Bewehrungstechnik eingeführt. Die Platzierung von Rollenbewehrung wurde erfolgreich in Platten (Decks, Fundamente), Fundamenten von Windkraftmasten, Wänden, Rampen usw. angewendet.

Mechanische Verbindungen

Auch bekannt als "mechanische Kupplungen" oder "mechanische Spleiße", werden mechanische Verbindungen verwendet, um Bewehrungsstäbe miteinander zu verbinden. Mechanische Kupplungen sind ein wirksames Mittel, um die Stauung von Bewehrungsstäben in stark bewehrten Bereichen für Ortbetonkonstruktionen zu reduzieren. Diese Kupplungen werden auch im Betonfertigteilbau an Bauteilstößen eingesetzt.

Die strukturellen Leistungskriterien für mechanische Verbindungen variieren zwischen Ländern, Vorschriften und Branchen. Als Mindestanforderung spezifizieren Normen normalerweise, dass die Bewehrungsstab-Spleiß-Verbindung 125 % der angegebenen Streckgrenze des Bewehrungsstabs erreicht oder überschreitet. Strengere Kriterien erfordern auch die Entwicklung der spezifizierten Endfestigkeit des Bewehrungsstabs. Beispielsweise legt ACI 318 Leistungskriterien entweder vom Typ 1 (125 % Fy) oder vom Typ 2 (125 % Fy und 100 % Fu) fest.

Bewehrungsstäbe mit installierten Sicherheitskappen, um Verletzungen zu vermeiden

Für Betonkonstruktionen, die unter Berücksichtigung der Duktilität entworfen wurden, wird empfohlen, dass die mechanischen Verbindungen auch in der Lage sind, auf duktile Weise zu versagen, was in der Bewehrungsstahlindustrie typischerweise als „Stabbruch“ bekannt ist. Als Beispiel spezifiziert Caltrans einen erforderlichen Versagensmodus (dh "Einschnürung der Stange").

Sicherheit

Um Verletzungen vorzubeugen, werden die überstehenden Enden der Stahlbewehrung oft umgebogen oder mit speziellen stahlverstärkten Kunststoffkappen abgedeckt. Sie können Schutz vor Kratzern und anderen kleineren Verletzungen bieten, bieten jedoch wenig bis gar keinen Schutz vor Aufspießen.

Bezeichnungen

Die Bewehrung wird normalerweise in einem "Bewehrungsplan" auf Konstruktionszeichnungen tabelliert. Dadurch werden Mehrdeutigkeiten in den weltweit verwendeten Notationen beseitigt. Die folgende Liste enthält Beispiele für Notationen, die in der Architektur-, Ingenieur- und Bauindustrie verwendet werden.

Wiederverwendung und Recycling

Arbeiter ziehen Bewehrungsstäbe aus Abbruchschutt

In vielen Ländern werden nach dem Abriss einer Betonkonstruktion Arbeiter gerufen, um die Bewehrung zu entfernen. Sie durchkämmen die Baustelle und extrahieren das Metall mit Bolzenschneidern, Schweißgeräten, Vorschlaghämmern und anderen Werkzeugen. Das Metall wird teilweise gerichtet, gebündelt und verkauft.

Betonstahl kann wie fast alle Metallprodukte als Schrott recycelt werden. Es wird normalerweise mit anderen Stahlprodukten kombiniert, eingeschmolzen und umgeformt.

Verweise

Externe Links

• OSHA-Schutzmaßnahmen zum Aufspießen von Bewehrungsstäben