Арматурний стержень періодичного профілю

Изобретение относится к арматурным элементам для железобетонных изделий. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является выбранный в качестве прототипа арматурный стержень периодического профиля (см. авторское свидетельство СССР № 1683370, кл. Ε 04 С 5/03), содержащий расположенные на поверхности цилиндрического тела винтовые многозаходные ребра постоянной высоты с шагом, выбранным в рекомендуемом пределе К существенным недостаткам прототипа можно отнести неприемлемость зависимости, отражающей минимальные значения предела для винтовых ребер с переменной высотой (серповидных). Перекрытие концов двух соседних выступов, имеющих минимальные значения высоты и ширины, на определенном участке не дает требуемого усиления цилиндрического тела (численно равного произведению средних по всей длине выступа значений ширины и высоты его). Таким образом, признаки прототипа не исключают опасность появления ослабленных сечений на арматурном стержне с серподвидными выступами, величину которых можно представить следующим образом: где d, t и L - диаметр цилиндрического тела, шаг и длина развертки выступов; bср и hcр - средние по длине значения ширины и высоты серповидного выступа в осевой плоскости стержня; (bср)I и (hcp)I - то же на участке перекрытия их концов. Задачей изобретения является создание арматурного стержня с нагрузочной способностью, повышенной за счет увеличения площади ослабленного сечения при неизменной массе периодического профиля арматуры. Увеличение опасного сечения в этом случае достигается перераспределением металла по периодическому сечению, путем оптимизации геометрических параметров профиля: высота, ширина, шаги угол наклона выступа в их взаимосвязи. В результате осущесталения изобретения различные сечения по длине арматурного стержня становятся практически одинаковыми в способности сопротивлению разрушающей нагрузки; что позволит повысить на 3-5% нагрузочную способность арматурных стержней и получить соответствующую этому экономию металла при применении арматурных стержней в строительных конструкциях. Для решения этой задачи угол наклона серповидных ребер к оси стержня вибирают в пределах где K охв = 1 2b 1 = 0,7 - 0,93 - коэффициент охвата тела стержня серподвидными ребрами, pd н dн - номинальный диаметр арматурного стержня, b1 - расстояние между концами полувитков ребер. Остальные обозначения соответствуют вышеприведенными. Серповидные ребра могут выполняться также с чередованием различных углов наклона двух соседних ребер или их групп. Расстояния между концами полувитков и углами их наклона могуг быть спязаны соотношением В условии (2) нижний предел 35° является минимально возможной величиной угла, принятой в мировой практике по условиям сцепления арматуры с бетоном. Верхний предел получен из условия идентичности нормального сечения стержня арматуры и эллиптического косого сечения цилиндрического тела по линии, соединяющей перекрывающиеся концы двух соседних ребер на одной стороне профиля. Выбор граничных параметров обусловлен тем, что При β £ 35° возникает опасность ухудшения сцепления арматуры с æ b cph cp ö ç ÷ возникает опасность ослабления поперечных сечений на отдельных бетоном. При b ³ arctgç 5,2 K охв d н t ÷ ç ÷ è ø участках арматурного стержня, увеличивающая неравнопрочность стержня. Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено на фиг. 1 - арматурный стержень, периодического профиля с серповидными ребрами; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - арматурный стержень с чередующимися ребрами в разном положении; на фиг. 4 поперечное сечение фиг. 3; на фиг. 5 - разное положение ребер, обеспечивающих идентичный результат; на фиг. 6 -сочетание ребер одного положения с группами ребер другого положения. Заявляемый арматурный стержень состоит из цилиндрического тела 1 диаметром d, на поверхности которого расположены многозаходные серповидные периодические ребра (полувитки) 2, выполненные высотой и шириной hcр и bср, а продольные ребра 3( или лыски 4) - с высотой и шириной h1 и b1. На одной стороне профиля концы ребер удалены друг от друга вдоль оси стержня на величину Р, а противоположные концы соседних полувитков - на величину Dt . Многозаходные выступы 2 выполнены по винтовой линии с шагом t и образуют с осью стержня угол β. Величина площади, свободной от ребер эллпитического сечения по линии МК математически выражена условием (4). В поперечное сечение А-А могут попадать два ребра или 3-4 ребра, суммарная величина площади b cph cpL . Можно предусматривать чередование ребра (фиг. 3) или их групп (фиг. t 6) с разным положением (разными значениями β1, t1 и β2, t2, где t1 и t2 расстояние между концами двух соседних ребер в осевом направлении) а β1 и β2 - углы наклона выступа соответственно при расстояниях t1 и t2 при этом идентичный результат (одинаковое перекрытие Dt ребер) достигается при выполнении условия (3). В этих случаях шаг между ребрами с разным положением определяется как полусумма расстояний между концами t +t соседних ребер t = 1 2 (фиг. 3). Если предусмотрены группы ребер, то шаг между одинаковыми ребрами 2 равен расстоянию между концами t'=t1 (или t2), фиг. 6. Такое сочетание положений ребер можно представить как отличительный признак класса прочности арматуры (в качестве дополнительной маркировки) как это принято в стандарте ФРГ DIN 488. При этом профиль арматурного стержня может иметь или продольные ребра 3 или продольные лыски,образующиеся по месту разъема чистового двухвалкового калибра при прокатке. Заявляемое решение можно реализовать при разработке новых профилей арматурного проката с рациональным распределением металла по сечению по следующей схеме (применительно к арматурному стержню с номинальным диаметром d н=20 мм). Определяем номинальную среднюю высоту ребра, используя принятые в мировой практике рекомендации hcp=hmin+0,3=0,05dн+0,3=1,3 мм где 0,3 - минусовое допускаемое отклонение. Принимаем конструктивно в первом приближении среднюю ширину по направлению оси стержня bcp » 3,5 мм, а ширину и высоту продольного ребра h1=1,5 мм, b1=2,0 мм при соотношении шага к номинальному диаметру t = 0,7 . dн сечения которых составляет 2 Вычисляем K охв = 1 2b 1 pdн = 0,935 и значение 5,2 b cph cp K охв dн t = 0,75 , исходя из которых определяем При необходимости реализовать случай, предусматривающий чередование ребер с разными значениями угла наклона ( b ) шага (t), для ребер в одном положении принимаем вышерасчитанные β1 =53° и t=0,7dн=14 мм, а для ребра с другим положением принимаем значение β2, близкое к предельному, например, β2=37°; а шаг находим в соответствии с условием (3) Как показали данные опытных проверок и расчетов, в результате использования заявляемого соотношения параметров, усилилось ослабленное сечение, уменьшился разброс значений при испытаниях (среднеквадратичное отклонение), что обеспечило для прочностных характеристик повышение браковочного минимума ( s т ) бр. приблизительно на 3%, определяемого по зависимости где ( s т )ср - средние значения при испытаниях n образцов; S - среднеквадратичное отклонение; t=1,94 - квантиль при вероятности обеспечения 0,95. Заявляемый арматурный стержень представляет несомненный интерес для промышленного производства, так как позволяет более рационально использовать металл при неизменных затратах. Заявляемое изобретение не оказывает дополнительного отрицательного влияния на окружающую среду.