гильзовый стык арматурных стержней на расширяющемся связующем веществе

Формула изобретения

Гильзовый стык арматурных стержней на расширяющемся связующем веществе, характеризующийся тем, что содержит соединительную муфту, представляющую собой гильзу длиной от 3d до 60d (d - диаметр стыкуемых стержней), выполненную в виде трубы с внутренним диаметром от 1,1d до 3d с профилированной или гладкой внутренней поверхностью, при этом гильза имеет участок, фиксирующий свободное перемещение арматурных стержней, длиной от 0,5d до 5d, направляющие участки длиной от 0,1d до 3d, стопорные элементы и камеру, заполняемую расширяющимся связующим веществом с самонапряжением до 20 МПа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства, в частности к соединениям арматурных стержней в железобетонных конструкциях.

Известно соединение арматурных стержней внахлестку (без сварки) (СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции», - М.: ГОССТРОЙ СССР, 1989 (с.63-64)) (1). Данное соединение представляет собой перепуск параллельно расположенных стыкуемых стержней за торцевые грани друг друга на длину анкеровки. Диапазон применения данных соединений ограничивается в основном сжатыми элементами конструкций. Данные стыки нежелательны в изгибаемых, а также внецентренно сжатых элементах и недопустимы в растянутых. Ограничен также диаметр стыкуемых стержней до 36 мм, возникает перерасход стали в пределах длины стыка. Существенным недостатком является смещение центров тяжести сечения стержней в вертикальной плоскости и, как следствие этого, потеря устойчивости соединения при разрушении защитного слоя бетона.

Известен стык арматурных стержней на сварке типа «С» (ГОСТ 14098-91 «Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры». - М.: Государственный комитет СССР по строительству и инвестициям, 1992 (табл.4-17)) (2). Соединения такого типа требуют наличия соответствующего сварочного оборудования и сварщика соответствующей квалификации, чем повышают трудоемкость, механоемкость и стоимость строительно-монтажных работ. В результате нагревания теряются механические свойства стали, что ограничивает применение данного типа соединения для арматурных сталей класса выше А-IV, а также термически упрочненных или упрочненных вытяжкой сталей. Данные соединения технологически неприменимы для арматуры канатного типа.

Известно соединение арматурных стержней при помощи муфт с затяжкой контргайками либо с заполнением зазоров эпоксидной смолой, предложенное японской фирмой «Сумитомо» (К.В.Михайлов, Г.И.Бердичевский, Ю.С.Волков и др. Предварительно напряженный железобетон (по материалам IX конгресса ФИП). - М.: Стройиздат, 1986 (с.42-44)) (3). Данный тип соединения ограничен в применении лишь для арматурных стержней со специальным винтовым профилем, требует наличия динамометрических ключей и специальных гидравлических устройств для нагнетания эпоксидной смолы под давлением в зазоры резьбового соединения.

Известно соединение арматурных стержней при помощи муфт с резьбой по внутренней поверхности, заполняемых строительным раствором или бетоном ЕР 1424453 A1 (KINTSCHER М.), 02.06.2004 (с.12-20) (4). Недостатком данного соединения является процесс усадки, свойственный строительным растворам и бетонам. Усадка ведет к появлению зазоров на границах контакта сред арматура-бетон и бетон-муфта, что, в свою очередь, повышает деформативность как соединения, так и строительной конструкции в местах стыков арматуры. Деформативность соединения арматуры делает конструкцию непригодной к эксплуатации по условию трещиностойкости.

Задачей предложенного гильзового стыка арматурных стержней на расширяющемся связующем веществе является создание жесткого, равнопрочного соединения арматуры с сохранением ее механических и деформативных свойств, соблюдением соосности и снятием ограничений в диаметре и профиле стыкуемых стержней, а также обеспечение выполнения работ по монтажу арматуры без привлечения рабочих дополнительных специальностей.

Поставленная задача решается путем соединения арматурных стержней посредством муфты, представляющей собой гильзу, выполненную в виде трубы, с последующим нагнетанием расширяющегося связующего вещества в камеру, образованную между внутренними гранями трубы и наружными гранями арматуры.

Предложенный способ соединения арматурных стержней в виде гильзового стыка арматурных стержней на расширяющемся связующем веществе иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображено продольное сечение гильзового стыка арматурных стержней на расширяющемся связующем веществе, на фиг.2 изображено поперечное сечение 1-1.

Позициями на фиг.1, 2 обозначены:

1) стыкуемые арматурные стержни;

2) камера, заполняемая расширяющимся связующим веществом;

3) гильза в виде трубы с профилированной или гладкой внутренней поверхностью;

4) направляющий участок гильзы;

5) расширяющееся связующее вещество;

6) отверстия в гильзе для нагнетания расширяющегося связующего вещества;

7) участок гильзы, фиксирующий свободное перемещение арматурных стержней;

8) стопорные элементы.

Устройство состоит из муфты, представляющей собой гильзу (поз.3) длиной от 3d до 60d (d - диаметр стыкуемых стержней (поз.1)), выполненную в виде трубы внутренним диаметром от 1.1d до 3d с профилированной или гладкой внутренней поверхностью. Гильза (поз.3) имеет направляющие участки (поз.4) длиной от 0.1d до 3d, участок (поз.7), фиксирующий свободное перемещение арматурных стержней (поз.1) длиной от 0.5d до 5d и камеру (поз.2), заполняемую расширяющимся связующим веществом (поз.5). Гильза в виде трубы выполнена с отверстиями (поз.6) для нагнетания расширяющегося связующего вещества (поз.5). Длина гильзы (поз.3) определяется прочностными свойствами расширяющегося связующего вещества (поз.5) и сортаментом арматуры.

Работа устройства заключается в передаче нагрузки от одного из стыкуемых арматурных стержней (поз.1) к другому посредством соединительной гильзы в виде трубы (поз.3) и способности расширяющегося связующего вещества (поз.5) затвердевать и увеличиваться в объеме. В результате увеличения объема связующего вещества (поз.5) создается напряжение до 20 МПа между наружными гранями арматурных стержней (поз.1) и внутренними гранями гильзы (поз.3). Значение напряжения зависит от величины расширения связующего вещества (поз.5), а также прочностных и деформативных свойств материала гильзы (поз.3). Давление на стенки гильзы (поз.3) и поверхность арматуры (поз.1) вызывает значительное увеличение сил трения на границах сред стыкуемых арматурных стержней (поз.1), связующего вещества (поз.5) и гильзы (поз.3). Продольные усилия, действующие в арматурных стержнях (поз.1), воспринимаются силами трения на поверхностях контакта и через слой расширяющегося связующего вещества (поз.5) передаются на стенки гильзы (поз.3). Значительная часть напряжений передается через торцы направляющих участков (поз.4) и за счет проявления эффекта заклинивания арматуры между стенками гильзы (поз.3). Объемное напряженное состояние, возникающее при расширении связующего вещества (поз.5) в процессе твердения, способствует его самоуплотнению. Расширение связующего вещества (поз.5) исключает возможность появления свободных перемещений в местах контакта сред стыкуемых арматурных стержней (поз.1), связующего вещества (поз.5) и гильзы (поз.3). Фиксация арматурных стержней (поз.1) в проектном положении обеспечивается направляющими участками гильзы (поз.4) и участком, фиксирующим свободное перемещение арматурных стержней (поз.7). Исключение возможных перемещений арматурных стержней (поз.1) в период твердения расширяющегося связующего вещества (поз.5) обеспечивается стопорными элементами (поз.8). Нагнетание расширяющегося связующего вещества (поз.5) в камеру (поз.2), образованную между внутренними гранями гильзы (поз.3) и наружными гранями арматуры (поз.1) осуществляется через отверстия (поз.6). Равнопрочность соединения и арматурных стержней (поз.1) обеспечивается подбором площади поперечного сечения гильзы, выполненной в виде трубы (поз.3).

Использование предложенного изобретения в виде гильзового стыка арматурных стержней на расширяющемся связующем веществе позволит снизить расход стержневой арматуры по отношению к наиболее часто применяемым стыкам внахлестку без сварки, повысит надежность железобетонных строительных конструкций в местах соединения арматуры. Данное изобретение решает проблему соосного соединения арматурных стержней с сохранением физических свойств арматурной стали, низкой стоимостью стыка и технологической простотой, дает возможность расширить сферу применения стержневой арматуры в предварительно напряженных железобетонных элементах. Применение предложенного устройства позволит повысить скорость выполнения арматурных работ особенно в случаях, когда необходимо жесткое (типа сварного) соединение арматуры и снизить расходы строительных организаций на заработную плату рабочих (в частности сварщика) и покупку дополнительного оборудования. Применение расширяющегося связующего вещества значительно повышает прочностные и деформативные характеристики соединения арматуры.