Арматурний стержень періодичного профілю

1. Арматурний стержень періодичного профілю з осердям круглого перерізу і похилими серпоподібними поперечними виступами на поверхні, який відрізняється тим, що похилі серпоподібні поперечні виступи розміщені на поверхні з кутом обхвату стержня 140-180°, вершини суміжних поперечних виступів розміщені у взаємно перпендикулярних осьових площинах стержня, а відношення максимальної висоти поперечного виступу до кроку складає 0,12-0,3. 2. Арматурний стержень за п. 1, який відрізняється тим, що питома погонна площа зминання поперечних виступів не менше 0,07. Винахід належить до арматурних елементів, призначених для армування залізобетонних конструкцій. Відомий арматурний стержень періодичного профілю, що містить осердя з поперечним перерізом у формі еліпса і розташованими на його поверхні похилими серпоподібними виступами, вершини яких обмежені колом діаметром, що дорівнює великій осі еліпса перерізу осердя; похилі виступи орієнтовані під кутом 40-60° до поздовжньої осі [1]. Недоліком даного рішення є те, що еліпсність осердя стержня ускладнює виробництво згинальних операцій, неминучих при заготовленні арматурних елементів залізобетонних конструкцій. Відомий арматурний стержень, що містить кругле осердя, поздовжні виступи і похилі поперечні виступи серпоподібної форми. Вершини всіх серпоподібних виступів (точки їх максимальної висоти відносно поверхні осердя) лежать в одній осьовій площині стержня, нормована питома погонна площа зминання, що характеризує міцність зчеплення з бетоном, 0,056 [2]. Відомий арматурний стержень, що містить поздовжні ребра і серпоподібні поперечні виступи, що мають неоднакову висоту у вершині [3]. Найближчим до винаходу є арматурний стержень періодичного профілю з осердям круглого перерізу з поздовжніми ребрами, або без них, і похилими незамкнутими серпоподібними поперечними виступами. Серпоподібні однакові за розміром виступи розміщені з рівним кроком, не перетинаються з поздовжніми ребрами і охоплюють осердя з обох боків від площини поздовжніх ребер [4]. Відношення максимальної висоти серпоподібних виступів до їх кроку вздовж осі стержня складає для найбільш використовуваних діаметрів 0,12-0,14, а вершини всіх серпоподібних виступів розташовуються в одній осьовій площині осердя, перпендикулярній площині поздовжніх ребер. Недоліком відомих рішень профілю арматурного стержня є знижена міцність зчеплення з бетоном, що призводить до збільшення витрати арматури у конструкції за рахунок подовження зони (19) UA (11) 82725 (13) (21) a200605035 (22) 29.06.2004 (24) 12.05.2008 (86) PCT/RU2004/000249, 29.06.2004 (31) 2003119675 (32) 03.07.2003 (33) RU (31) 2003126624 (32) 04.09.2003 (33) RU (46) 12.05.2008, Бюл.№ 9, 2008 р. (72) ЗВЄЗДОВ АНДРЄЙ ІВАНОВІЧ, СУДАКОВ ГЕРАЛЬД НІКОЛАЄВІЧ, МУ ХАМЄДІЄВ ТАХІР АБДУРАХМАНОВІЧ, МЄШКОВ ВЛАДІМІР ЗУСЬЄВІЧ, АНДРІАНОВ НІКОЛАЙ ВІКТОРОВІЧ, БОНДАРЄНКО АЛЄКСАНДР НІКОЛАЄВІЧ, МАТОЧКІН ВІКТОР АРКАДІЄВІЧ, ТІЩЄНКО ВЛАДІМІР АНДРЄЄВІЧ, ТІХОНОВ ІГОРЬ НІКОЛАЄВІЧ (73) ФЄДЄРАЛЬНОЄ ГОСУДАРСТВЄННОЄ УНІТАРНОЄ ПРЄДПРІЯТІЄ "НАУЧНОІССЛЄДОВАТЄЛЬСКІЙ ЦЄНТР "СТРОІТЄЛЬСТ C2 1 3 82725 заанкерування стержнів у бетоні. Підвищення міцності зчеплення за рахунок збільшення висоти серпоподібних поперечних виступів обмежене технологічними можливостями процесу високошвидкісного гарячого прокатування, загальноприйнятого для виробництва стержньової арматури. Крім того, збільшення висоти поперечних виступів підвищує розколювальні зусилля розпору, що виникають в оточуючому стержень бетоні. Технічна задача полягає у поліпшенні зчеплення арматурного стержня періодичного профілю з бетоном при збереженні рівня технології виробництва арматури. Поставлена задача вирішується таким чином, що в арматурному стержні періодичного профілю з похилими незамкнутими серпоподібними поперечними виступами на поверхні вершини суміжних поперечних виступів розміщені у взаємно перпендикулярних осьових площинах стержня. При цьому кут обхвату серпоподібним виступом стержня складає 140-180°, а відношення максимальної висоти поперечного виступу до кроку складає 0,120,3, причому питома погонна площа поперечних виступів не менше 0,07. Запропонований арматурний стержень відрізняється тим, що має поперечні похилі виступи профілю серпоподібної форми з кутом обхвату від 140 до 180°. При цьому вершини суміжних серпоподібних виступів знаходяться не в одній осьовій площині, а розведені на кут 90° по колу стержня, що дає технічний результат - підвищене зчеплення з бетоном за рахунок більш щільного компонування зерен крупного заповнювача бетонної суміші навколо осердя арматурного стержня, а також більш рівномірний розподіл розколювальних зусиль розпору, що передаються на бетон в зоні анкерування стержня, при цьому питома погонна площа зминання поперечних виступів не менше 0,07 забезпечує оптимальну міцність зчеплення стержня з бетоном. Стислий опис креслень На Фіг.1 показаний загальний вигляд арматурного стержня; на Фіг.2 - переріз A-A Фіг.1; на Фіг.3 схема розподілу зусиль розпору, що виникають в зоні контакту стержня з бетоном при розташуванні вершин поперечних серпоподібних виступів періодичного профілю у дво х взаємно перпендикулярних осьових площинах стержня; на Фіг.4 - те ж саме, що й на Фіг.3 при розташуванні вершин поперечних серпоподібних виступів періодичного профілю в одній осьовій площині стержня. Арматурний стержень має осердя 1 круглого перерізу діаметром d, поздовжні виступи (ребра) 2 і поперечні виступи 3, які мають серпоподібну форму з кутом обхвату P=140-180° і розміщені за довжиною стержня з кроком t Максимальна висота поперечного серпоподібного виступу h = (di-d)/2 визначається із співвідношення: h/ =0,12-0,3. Варіанти здійснення винаходу Загальноприйнятою характеристикою оцінки ефективності періодичного профілю арматури по зчепленню з бетоном є величина питомої погонної площі зминання поперечних виступів: fr = FCM/pdHt, де: 4 FCM - площа зминання поперечних виступів періодичного профілю, дорівнююча площі проекції виступу на нормальний переріз стержня, мм 2; dH - номінальний діаметр тіла стержня, мм; t - крок виступів періодичного профілю, мм. Оскільки величина FCM знаходиться у прямій залежності від висоти поперечного виступ у h і кута обхвату осердя виступами періодичного профілю P, очевидно, що ефективність профілю стержня з міцності зчеплення можна підняти збільшенням параметрів hip і/або зменшенням кроку t. Збільшення h лімітується можливостями технології прокатування арматури. Кут обхвату осердя поперечним виступом не може перевищува ти 180°, оскільки при прокатуванні стержень формується у симетричній парі валків з канавками, відповідними половині його перерізу. Зменшення кроку поперечних виступів до значень менше 0,5dH погіршує умови взаємодії бетону з арматурою, оскільки перешкоджає впровадженню зерен крупного заповнювача між виступами профілю при формуванні бетонного оточення стержня. Зусилля з арматури на бетон у цьому випадку передаються не через зерна крупного заповнювача, які є каркасом бетонного композита, а через більш податливі «шпонки» цементно-піщаної матриці. Розведення вершин суміжних серпоподібних виступів у різні осьові площини стержня дозволяє, зменшивши відстань між суміжними поперечними виступами t, збільшити відношення h/t до 0,3 і, відповідно, збільшити на 40-60% значення fr. Відомо, що із збільшенням fr до певної межі міцність зчеплення стержня періодичного профілю з бетоном зростає. Для профілів з відношенням максимальної висоти поперечного виступу до кроку M=0,12-0,3 як критичний рівень fr, перевищення якого не призводить до поліпшення зчеплення, приймається область значень 0,07-0,080 [5]. Крім того, як видно з Фіг.3,4, при розташуванні вершин поперечних серпоподібних виступів у взаємно перпендикулярних осьових площинах стержня розподіл зусиль розпору більш рівномірний, ніж коли вершини виступів лежать в одній осьовій площині. Це дозволяє уникнути одноосьовості зусиль розпору і, отже, понизити можливість розколювання бетону конструкції в зонах передачі зусиль з арматури на бетон. Таким чином, запропонований арматурний стержень періодичного профілю має геометричні параметри, що поліпшують взаємодію бетону з арматурою у готовій конструкції, відповідають вимогам зручності згинальних операцій при заготовленні арматурних елементів, а також технологічності у масовому виробництві способом високошвидкісного гарячого прокатування. Партії арматури із запропонованим профілем діаметром 16 і 25мм були прокатані у промислових умовах. Проведені відповідно до міжнародних рекомендацій RC6 RILEM/CEB/FIP [6] порівняльні випробування на витягання з бетону стержнів діаметром 16мм пропонованого профілю з h/t = 0,2 і fr = 0,078 та стержнів профілю за стандартом 121 з h/t = 0,12 і fr = 0,057 засвідчили, що міцність зчеплення стержнів пропонованого профілю більше 5 82725 міцності зчеплення стержнів стандартного профілю на 18-20%. Джерела інформації: 1. Патент РФ № 2035564, кл. Е04С 5/03, публ. БІ №14,20.05.95. 2. ENV 10080:1995 D 3. Заявка DT№2622524 Al, кл. Е04С 5/03,24.11.77. 4. ГОСТ 10884-94 (прототип). Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 6 5. Ma yer, U. (2002), Zum Einfltiss der Oberflachengestalt von Rippenstahlen auf das Trag-und Verformungsverhalten von Stahlbetonbauteilen, Dissertation, Universitat Stuttgart, Institut fur Werkstoffe im Bauwesen, IWB - Mitteilungen 2002/1. 6. RILEM/CEB/FIP Recommendations on reinforcement steel for reinforced concrete. RC 6 Bond test for reinforcement steel: 2. Pull-out test (Revised edition. Ma y 1983). Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601