арматурный стержень периодического профиля

Формула изобретения

АРМАТУРНЫЙ СТЕРЖЕНЬ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ, содержащий на наружной поверхности продольные выступы и продольные ряды наклонных к оси стержня выступов, расположенные вдоль стержня между продольными выступами, отличающийся тем, что продольные выступы расположены относительно друг друга в поперечном сечении стержня под углом 120 ^o, при этом наклонные выступы двух продольных рядов расположены с одинаковым шагом и одинаковым углом наклона, а наклонные выступы третьего продольного ряда расположены с шагом, вдвое превышающим шаг выступов первых двух рядов, и углом наклона, отличным от угла наклона выступов этих рядов, причем наклон выступов третьего продольного ряда ориентирован в противоположном направлении относительно наклона выступов первых двух рядов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к арматурным элементам для армирования железобетонных конструкций.

Известен арматурный стержень периодического профиля, содержащий на наружной поверхности продольные выступы и расположенные вдоль стержня между продольными выступами продольные ряды наклонных выступов [1]

Однако конструкция такого арматурного стержня имеет сложное конструктивное исполнение и недостаточную сцепляемость с бетоном.

Наиболее близким техническим решением является арматурный стержень периодического профиля, содержащий на наружной поверхности продольные выступы и расположенные вдоль стержня между продольными выступами продольные ряды наклонных выступов [2]

Недостатки такого арматурного стержня сложное конструктивное исполнение и недостаточно надежная сцепляемость с бетоном.

Наиболее промышленно применимым является предложенный арматурный стержень периодического профиля, который лишен вышеуказанных недостатков, прост в изготовлении, обладает повышенной сцепляемостью с бетоном и меньшей металлоемкостью без снижения прочностных свойств.

Промышленная применяемость предложенного арматурного стержня периодического профиля обеспечивается совокупностью существенных признаков, состоящих в том, что стержень содержит на наружной поверхности продольные выступы и расположенные вдоль стержня между продольными выступами продольные ряды наклонных выступов. Продольные выступы расположены относительно друг друга в поперечном сечении стержня под углом 120^о, а наклонные выступы двух продольных рядов расположены с одинаковым шагом и одинаковым углом наклона. Наклонные выступы третьего продольного ряда расположены с шагом, вдвое превышающим шаг выступов первых двух рядов, с углом наклона, отличным от угла наклона выступов этих рядов, и ориентированы в противоположном направлении относительно направления наклонных выступов первых двух рядов.

На фиг. 1 изображен арматурный стержень, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид по стрелке Б на фиг. 2; на фиг. 4 сечение Г-Г на фиг. 3; на фиг. 5 вид по стрелке В на фиг. 2; на фиг. 6 сечение Д-Д на фиг. 5.

Арматурный стержень периодического профиля содержит продольные выступы 1 и расположенные вдоль стержня между продольными выступами продольные ряды наклонных выступов 2 и 3. Продольные выступы 1 расположены относительно друг друга в поперечном сечении стержня под углом 120^о. Наклонные выступы 2 двух продольных рядов расположены с одинаковым шагом С и одинаковым углом наклона . Наклонные выступы 3 третьего продольного ряда расположены с шагом С₁, вдвое превышающим шаг С выступов первых двух рядов, и углом наклона ₁, отличным от угла наклона выступов первых двух рядов. Наклон выступов 3 ориентирован в противоположном направлении относительно наклона выступов 2. Угол наклона выступов 2 определяется выражением

arctg d/3CK_n, (1) где 3,14;

d диаметр стержня;

С шаг выступов;

К_n= 1,05-1,1 коэффициент учитывающий наличие неоребренной поверхности стержня.

Угол наклона ₁ и шаг С₁ выступов третьего продольного ряда определяются соответственно выражениями

₁arctg d/3C₁K_n,

С₁=2С. (2)

Величина шага С определена из условия

С= 2,5(F_r sin )/ d f_r, (3) где F_rsin площадь проекции выступа одного ряда на торцовую плоскость;

f_r критерий анкеровки (ребристости) стержня заданного диаметра.

Данная геометрия арматурного стержня периодического профиля обеспечивает следующие его преимущества.

В любом торцовом сечении стержня пересекаются выступы трех продольных рядов независимо от взаимного смещения продольных рядов выступов и вмятин друг относительно друга в осевом направлении, что обеспечивает увеличение площади торцового (расчетного) сечения стержня, т.к. в каждом продольном ряду выступов начало каждого последующего выступа в направлении оси стержня совпадает с окончанием предыдущего.

Исключается внешний закручивающий момент, действующий на стержень при его изготовлении и эксплуатации в железобетонных конструкциях. Это обусловлено тем, что проекции выступов трех продольных рядов на торцовую плоскость равны между собой и, соответственно, выступы каждого продольного ряда воспринимают 1/3 осевой нагрузки Р, действующей на стержень. За счет наклонного расположения выступов с учетом их направления суммарный момент М, закручивающий заготовку относительно оси стержня определяется выражением:

М=1/3P ctg + 1/3P ctg -1/3P ctg ₁ (4)

В случае, когда величины углов и ₁ определяются по выражениям (1) и (2), уравнение (4) преобразуется в тождество М=0, т.е. в предложенной геометрии стержня исключение внешнего закручивающего момента обеспечивается за счет того, что большая протяженность боковой поверхности выступов наклонных к продольной оси под одним и тем же углом , компенсируется за счет уменьшения угла ₁ наклона выступов направленных противотоком.

Расчет величины шага выступа С и соответственно С₁ по формулам (2) и (3) позволяет определить значение шагов выступов, обеспечивающих требуемую величину критерия анкеровки для заданного типоразмера арматурного стержня в зависимости от таких параметров, как диаметр и геометрические размеры выступов, согласно общепринятым нормам определения критерия анкеровки:

f_r= K F_rsin / dС, (5) где К количество продольных рядов выступов на поверхности стержня;

F_rsin проекция боковой поверхности одного выступа на торцовую плоскость;

С шаг выступов на стержне (одинаковый для каждого предельного ряда).

С учетом значений величин К= 3 и С₁=2С для предлагаемого арматурного стержня выражение (5) преобразуется в выражение (3).

При величинах углов наклона выступов и ₁ больше значений определяемых выражениями (1) и (2) не обеспечивается гарантированное пересечение торцевой плоскостью трех наклонных выступов на поверхности стержня по всей ее длине при возможности в процессе изготовления взаимном осевом смещении продольных рядов друг относительно друга. Это снижает гарантированную прочность стержня на разрыв и соответственно имеет место необоснованный расход металла на изготовление стержня.

При величинах углов наклона и ₁ меньше значений, определяемых выражениями (1) и (2) обеспечивается надежное (гарантированное) перекрытие выступов, но при этом количество пересекаемых в торцовом сечении выступов не увеличивается, а за счет уменьшения расстояния между выступами на стержне в нормальном сечении масса погонного метра стержня увеличивается и уменьшается объем бетона, заполняемого во вмятинах стержня в железобетонных конструкциях, что приводит к снижению сцепляемости арматуры с бетоном и увеличивает массу арматурного стержня без существенного увеличения разрывного усилия стержня.

Периодический профиль стержня может быть прокатан в трехвалковом калибре или протянут в роликовой волоке с тремя рабочими роликами. При этом не требуется внесения специальных изменений в существующую схему прокатки или волочения, т.к. получение заданной геометрии арматурного стержня обеспечивается только за счет изменения нарезки впадин на калибрах валков или роликов в процессе их изготовления.