Арматурный стержень

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(73) Патентообладатели Терин Вячеслав Дмитриевич, Филипов Вадим Владимирович,Стеблов Анвер Борисович(57) 1. Арматурный стержень, имеющий периодический профиль в поперечном сечении, образованный продольными выступами и впадинами, отличающийся тем, что впадины периодического профиля в поперечном сечении очерчены дугой окружности радиусом, связанным с радиусом окружности, описанной вокруг наружного контура арматурного профиля соотношением 0,751 (1,04-/2)/(/2-0,75),где 1 - радиус окружности, описывающий впадину- радиус окружности, описанной вокруг наружного контура арматурного профиля- центральный угол, образованный двумя соседними радиусами касательными к окружности впадины. 2. Арматурный стержень по п. 1, отличающийся тем, что выступы периодического профиля в поперечном сечении очерчены дугой окружности, описанной вокруг наружного контура арматурного профиля. 3. Арматурный стержень по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что хорды дуг, образующие выступы и впадины, равны между собой. 4. Арматурный стержень по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что глубина впадины связана с радиусом окружности, описанной вокруг наружного контура арматурного профиля соотношением Н 0,22-0,27 1,где Н - глубина впадины 1 - радиус окружности, описанной вокруг наружного контура арматурного профиля. Фиг. 1 5. Арматурный стержень по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что выступы периодического профиля расположены по винтовой линии вдоль стержня. 3616. Арматурный стержень по любому из пп. 1-3, 5, отличающийся тем, что периодический профиль в поперечном сечении очерчен эллипсом, при этом глубина впадины периодического профиля постоянна, а большая и малая оси эллипса связаны между собой соотношением 2(1,0-1,2)3,где 2 - большая ось эллипса 3 - малая ось эллипса.(56) 1. И.И. Артоболевский. Политехнический словарь. - М. Советская энциклопедия, 1976. - С.31, 32. 2. В, заявка 19980338, МПК Е 04 С 5/03, от 07.04.98 //Официальный бюллетень Белгоспатента от 1999 г (прототип). Полезная модель относится к строительству, в частности к конструированию и изготовлению арматуры для железобетонных изделий на основе арматурного стержня, имеющего периодический профиль в поперечном сечении. Известна конструкция арматурного стержня диаметром 690 мм, имеющего профиль круглый в поперечном сечении и периодический профиль в продольном сечении, образованный продольными выступами и впадинами по типу бамбук. Выступы образованы угловыми кольцеобразными витками или -образной формы по типу шеврон 1. Достоинством известной конструкции стержневой арматуры является ее надежная работа в преднапряженных железобетонных конструкциях при строго заданных нагрузках. Недостаток проявляется в низком уровне сцепления арматуры, например из стали Ат 600, с бетоном в непреднапряженных железобетонных конструкциях вследствие того, что пространственная форма арматурного стержня имеет недостаточно развитую поверхность в зоне контакта сцепления арматуры и бетона, что неблагоприятно в отношении железобетонных элементов конструкций, подверженных многократно повторяющейся нагрузке. Ближайшим техническим решением, принятым в качестве прототипа принят арматурный стержень периодического профиля в поперечном сечении, образованного продольными выступами и впадинами, содержащий сердцевину с продольными ребрами, высота которых ограничена окружностью, проходящей из центра поперечного сечения стержня, при этом наружная поверхность арматурного стержня очерчена в поперечном сечении волнообразной кривой и продольные ребра расположены по длине сердцевины по винтовой линии с постоянным шагом 2. Достоинство известного объекта характеризуется тем, что он относится к стержневой арматуре канатного профиля, т.е. представляет собой горячекатанный арматурный стержень, имеющий форму поперечного профиля аналогичного канатному. Использование арматуры такого рода в непреднапряженных железобетонных конструкциях в качестве рабочей дает ряд преимуществ по сравнению с традиционной стержневой арматурой периодического профиля. Недостаток прототипа проявляется в ограниченных его технологических возможностях, в том числе при использовании такого типа канатного профиля в стержневой арматуре ограничен его диаметр. Большие диаметры, более 16 мм, из-за особенностей взаимодействия арматуры с бетоном не столь эффективны, так как при больших значениях растягивающих напряжений растет величина зазора между стержнем и бетоном изза деформации поперечного сечения стержня. Известный периодический профиль в том виде как он есть характеризует недостаточная обоснованность оптимальных параметров профиля, что затрудняет расчет конструкции железобетонного изделия, кроме того, это отражается на не технологичности его изготовления путем холодной прокатки. В основу полезной модели положена задача расширения технологических возможностей использования арматурного стержня, имеющего периодический профиль в поперечном сечении, образованный продольными выступами и впадинами при одновременном улучшении его служебных характеристик и повышении технологичности в процессах холодной прокатки. Поставленная задача достигается тем, что в арматурном стержне, имеющем периодический профиль в поперечном сечении, образованным продольными выступами и впадинами, согласно полезной модели, впадины периодического профиля в поперечном сечении очерчены дугой окружности радиусом, связанным с радиусом окружности, описанной вокруг наружного контура арматурного профиля соотношением 0,751(,04-/2)/(/2-0,75),где- радиус окружности, описывающий впадину 1 - радиус окружности, описанной вокруг наружного контура арматурного профиля- центральный угол, образованный двумя соседними радиусами касательными к окружности впадины 361 в арматурном стержне выступы периодического профиля в поперечном сечении очерчены дугой окружности описанной вокруг наружного контура арматурного профиля в арматурном стержне хорды дуг, образующие выступы и впадины равны между собой в арматурном стержне глубина впадины связана с радиусом окружности, описанной вокруг наружного контура арматурного профиля соотношением Н 0,22-0,27 1,где Н - глубина впадины 1 - радиусом окружности, описанной вокруг наружного контура арматурного профиля в арматурном стержне выступы периодического профиля расположены по винтовой линии вдоль стержня периодический профиль арматурного стержня может быть в поперечном сечении очерчен эллипсом, при этом глубина впадины периодического профиля постоянна, а большая ось и малая ось эллипса связаны между собой соотношением 2(1,1-1,2) 3,где 2 - большая ось эллипса 3 - малая ось эллипса. Между отличительными признаками и техническим результатом имеется причинно-следственная связь,содержащая элементы неочевидности для данной области техники. Такая связь придает полезной модели новое качество и обусловливает ее промышленную применимость. Между отличительными признаками и техническим результатом имеется следующая причинно-следственная связь наличие новых конструктивных признаков, их взаимное расположение, удобство для пользователя, конструкция заявленной полезной модели арматурного стержня не только направлена на снижение удельного расхода стержневой арматуры в анкеровке железобетонного изделия, но и на повышение его служебных характеристик. По сведениям, которыми располагает заявитель, предлагаемая совокупность существенных признаков,характеризующих сущность полезной модели, не известна из уровня техники, следовательно, предлагаемая полезная модель соответствует критерию новизна. Предлагаемая сущность полезной модели может быть многократно использована практически в любой области строительной индустрии. Заявителями изготовлены опытные образцы железобетонных изделий, армированных предлагаемой полезной моделью арматурного стержня, проведены его испытания, которые подтвердили высокие и потребительские свойства. В этой связи очевидным является соответствие заявленной полезной модели критерию промышленная применимость. Для лучшего понимания полезной модели ее поясняют чертежом, где на фиг. 1 дан общий вид поперечного сечения арматурного стержня с оптимальными значениями соотношений геометрических параметров его формы фиг. 2 - форма канатного профиля арматурного стержня фиг. 3 - поперечное сечение арматурного стержня с оптимальными значениями соотношений геометрических параметров его эллипсоидной формы фиг. 4 - общий вид формы канатного эллипсоидного профиля арматурного стержня. Арматурный стержень 1 получен, например по фиг. 1-4, холодной прокаткой имеет периодический профиль в поперечном сечении, образованный продольными выступами 2 и впадинами 3 может быть выполнен с продольными выступами 2 как не имеющими канатную крутку по винтовой линии 4 (фиг. 1), так и имеющими канатную крутку по винтовой линии (фиг. 2). Впадины 3 периодического профиля в поперечном сечении очерчены дугой 3 окружности радиусом , связанным с радиусом 1 окружности, описанной из центра О вокруг наружного контура арматурного профиля соотношением 0,751(1,04-/2)/(/2-0,75),где- радиус окружности, описывающий впадину 1 - радиус окружности, описанной вокруг наружного контура арматурного профиля- центральный угол, образованный двумя соседними радиусами 1, касательными к окружности впадины, при этом возможно когда угол 180/, где -количество впадин. Выступы 2 периодического профиля в поперечном сечении очерчены дугой окружности радиуса 1, описанной вокруг наружного контура арматурного профиля. Хорды АВ и ВС дуг 1 и 2, образующие впадины 3 и выступы 2, равны между собой, что способствует лучшим условиям сцепления бетона с арматурным стержнем 1 при испытаниях железобетонных изделий на депланацию профиля и на воздействие напряжений растяжения-сжатия. Глубина Н впадины 3 связана с радиусом 1 окружности описанной вокруг наружного контура арматурного профиля соотношением Н 0,22-0,27 1,где Н -глубина впадины 3 3611 - радиус окружности, описанной вокруг наружного контура арматурного профиля. Выступы 3 периодического профиля могут быть расположены как по винтовой линии 4 вдоль арматурного стержня 1 (фиг. 2), так и в диаметральных (радиальных) плоскостях, проходящих вдоль арматурного стержня 1, образуя в поперечном сечении арматурного стержня 1 профиль типа ромашка (фиг. 1), что также направлено на улучшение сцепления бетона с арматурным стержнем 1 и его технологичность изготовления. Профиль типа ромашка в зависимости от конструкции и служебных свойств железобетонного изделия может быть использован в трехлепестковом (три выступа) исполнении и более. При этом, в зависимости от условий работы арматуры и конструкции армирующего каркаса дуги 1 и 2, ограничивающие наружный контур впадин 3 и выступов 2, соответственно могут быть выполнены как равной длины, так и разнодлинными, а окружности, вписанные во впадины 3 и вписанные внутрь выступов 2, могут иметь как равные площади, так и разновеликие площади. Новая конструкция арматурного стержня позволяет проектировщику железобетонного изделия применять закон равенства сопрягаемых сечений арматурного профиля и железобетона, что унифицирует проектные работы и в некоторых случаях при использовании унифицированной арматуры возможно повышение конструкционной прочности железобетонного изделия. Периодический профиль арматурного стержня 1 может быть в поперечном сечении очерчен эллипсом по фиг. 3, 4, при этом глубина Н впадины 3 периодического профиля постоянна, причем большая ось и малая ось эллипса связаны между собой соотношением 2(1,1-1,2)3,где 2 - большая ось эллипса 3 - малая ось эллипса. Такой конструктив особенно улучшает условия сцепления бетона с арматурным стержнем 1 в железобетонном изделии при воздействие на него знакопеременных нагрузок в состоянии депланация - скручивание сжатие изделия. В этом конструктивном исполнении возможно использование арматурного стержня 1 с наличием, по меньшей мере, двух впадин 3 и двух выступов 2. Пример. Проводили сравнительные испытания образцов железобетонных изделий изготовленных с применением арматурного стержня по прототипу и заявленной полезной модели. Арматурные стержни получали из катанки стали 3 сп, диаметром 6,5 мм, с пределом текучести т 415 МПа и относительном удлинении 28 при содержании углерода С 0,18 , кремния 0,17 , марганца М 0,41 . Заявленный арматурный стержень был получен с шестью и четырьмя впадинами и выступами с параметрами наружный диаметр профиля 5,0 мм, т 535 МПа и удлинении 17 . Арматурный стержень по прототипу был получен с шестью винтовыми выступами с параметрами наружный диаметр профиля 5,0 мм, т 430-440 МПа и удлинении 19-21 . Испытания на растяжение известных и заявленных арматурных стержней периодического профиля проводили на цилиндрических образцах по стандартной технологии. Сцепление бетона с арматурными стержнями, рассчитанные по прилагаемой нагрузке к арматурным стержням, которые подвергались испытанию на отрыв по контакту бетон-сталь составило 3 МПа на 7 день и 14 МПа на 28 день для известных арматурных стержней. 20 МПа на 7 день и 30 МПа на 28 день для арматурных стержней заявленной полезной модели. Арматурный стержень заявленной полезной модели проходит промышленные испытания при изготовлении железобетонных конструкций крышек лотков теплотрасс и перемычек строительных конструкций. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.