Арматурный стержень периодического профиля
Владельцы патента RU 2252991:
Тихонов Игорь Николаевич (RU)
Государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона " (ГУП "НИИЖБ") (RU)
Открытое Акционерное Общество "ЗапСибметкомбинат" (RU)
Использование: для армирования железобетонных конструкций. Сущность: арматурный стержень периодического профиля имеет сердечник круглого поперечного сечения и незамкнутые серповидные наклонные поперечные выступы на поверхности. Вершины смежных поперечных выступов размещены во взаимно перпендикулярных осевых плоскостях стержня. Отношение максимальной высоты поперечного выступа к шагу 0,12-0,3. Угол охвата серповидным выступом стержня составляет 140-180°. Технический результат - повышение сцепления стержня с бетоном при сохранении уровня технологии производства арматуры.2 ил.
Изобретение относится к арматурным элементам, предназначенным для армирования железобетонных конструкций.
Известен арматурный стержень периодического профиля, содержащий сердечник с поперечным сечением в форме эллипса и расположенными на его поверхности наклонными серповидными ребрами, вершины которых ограничены окружностью диаметром, равным большой оси эллипса сечения сердечника; наклонные ребра ориентированы под углом 40-60° к продольной оси [1].
Недостатком данного решения является то, что эллипсность (нецентросимметричность) сердечника стержня усложняет производство гибочных операций, неизбежных при заготовке арматурных элементов железобетонных конструкций.
Наиболее близким к изобретению является арматурный стержень периодического профиля круглого сечения с продольными ребрами, или без них, и наклонными незамкнутыми серповидными поперечными выступами на поверхности. Серповидные выступы размещены с равным шагом, не пересекаются с продольными выступами (ребрами) и охватывают сердечник по обе стороны от плоскости продольных выступов [2].
Отношение максимальной высоты серповидных выступов к их шагу вдоль оси стержня составляет для наиболее употребимых диаметров 0,12-0,14, а вершины всех серповидных выступов (точки их максимальной высоты) располагаются в одной срединной плоскости сердечника, перпендикулярной плоскости продольных выступов.
Недостатком известного решения выполнения профиля арматурного стержня является пониженная прочность сцепления с бетоном.
Техническая задача заключается в повышении сцепления арматурного стержня периодического профиля с бетоном при сохранении уровня технологии производства арматуры.
Поставленная задача решается таким образом, что в арматурном стержне периодического профиля с сердечником круглого сечения и наклонными незамкнутыми серповидными поперечными выступами на поверхности согласно изобретению вершины смежных поперечных выступов размещены во взаимно перпендикулярных осевых плоскостях стержня, а соотношение максимальной высоты поперечного выступа к шагу составляет 0,12-0,3, при этом угол охвата серповидным выступом стержня составляет 140-180°.
Предлагаемый арматурный стержень отличается тем, что имеет поперечные (наклонные) выступы профиля серповидной формы с углом охвата от 140 до 180°. При этом вершины смежных серповидных выступов находятся не в одной плоскости, а разведены на угол 90° по окружности стержня, что дает технический результат - обеспечение более плотной “компоновки” зерен крупного заполнителя бетонной смеси вокруг сердечника арматурного стержня и повышенного сцепления с бетоном.
На фиг.1 представлен общий вид арматурного стержня; фиг.2 - сечение А-А фиг.1.
Арматурный стержень имеет сердечник 1 круглого сечения диаметром d, продольные выступы 2 и поперечные выступы 3, которые имеют серповидную форму с углом охвата β=140-180° и размещены по длине стержня с шагом t. Максимальная высота поперечного серповидного выступа
h=(d1-d)/2 определяется из соотношения h/t=0,12-0,3.
Общепринятой характеристикой оценки эффективности периодического профиля арматуры по сцеплению с бетоном является коэффициент удельной погонной площади смятия бетона под выступами арматуры или критерий Г.Рема:
f=Fсм/πdн t, где
Fcм - площадь смятия под выступом периодического периодического профиля, равная площади проекции выступа на нормальное сечение стержня;
dн - номинальный диаметр тела стержня;
t - шаг выступов периодического профиля.
Поскольку величина Fcм находится в прямой зависимости от высоты поперечного выступа h и угла охвата сердечника выступами периодического профиля β, очевидно, что эффективность профиля стержня по прочности сцепления можно поднять увеличением параметров h и β и/или уменьшением шага t.
Увеличение h лимитируется возможностями технологии прокатки арматуры. Угол охвата сердечника поперечным выступом не может превышать 180°, так как при прокатке стержень формируется в симметричной паре валков с канавками, соответствующими половине его сечения. Уменьшение шага поперечных выступов до значений менее 0,5 dн ухудшает условия взаимодействия бетона с арматурой, так как препятствует внедрению зерен крупного заполнителя между выступами профиля при формировании бетонного окружения стержня. Усилия с арматуры на бетон в этом случае передаются не через зерна крупного заполнителя, являющиеся каркасом бетонного композита, а через более податливые “шпонки” цементно-песчаной матрицы. Разведение вершин соседних серповидных выступов в разные осевые плоскости стержня позволяет, уменьшив расстояние между соседними поперечными выступами t, увеличить отношение h/t до 0,3 и соответственно увеличить на 40-80% значение f (удельной погонной площади смятия бетона под выступами периодического профиля или критерия Г.Рема). Кроме того, ориентация серповидных выступов в разных срединных плоскостях позволяет избежать однонаправленности усилий распора и, следовательно, снизить вероятность раскалывания конструкции в зонах передачи усилий с арматуры на бетон.
Таким образом, предлагаемый арматурный стержень периодического профиля обладает геометрическими параметрами, существенно улучшающими взаимодействие бетона с арматурой в готовой конструкции и в то же время отвечающими требованиям удобства гибочных операций при заготовке арматурных элементов, а также технологичности при изготовлении с позиций прокатного стана.
Источники информации
1. Патент РФ №2035564, кл. Е 04 С 5/03, опубл. БИ №14, 20.05.95.
2. ГОСТ 10884-94 (прототип).
Арматурный стержень периодического профиля с сердечником круглого сечения и наклонными незамкнутыми серповидными поперечными выступами на поверхности, отличающийся тем, что вершины смежных поперечных выступов размещены во взаимно перепендикулярных осевых плоскостях стержня, а отношение максимальной высоты поперчного выступа к шагу составляет 0,12-0,3, при этом угол охвата серповидным выступом стержня составляет 140-180°.
