RU169350U1

RU169350U1 - Муфта для соединения арматурных стержней с разными диаметрами, выполненная из стального стержня шестигранного сечения

Info

Publication number: RU169350U1
Application number: RU2016102651U
Authority: RU
Inventors: Алексей Борисович Беловолов; Александр Константинович Манушаров; Вячеслав Валентинович Маковеев; Юрий Матвеевич Чикунов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ИнвестТоргИмпорт"
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2017-03-15

Abstract

Заявляемая полезная модель относится к области строительства зданий и сооружений, состоящих из наливных железобетонных конструкций, и предназначена для использования при изготовлении арматурных конструкций. В процессе строительства зданий и сооружений необходимая прочность при статических и динамических нагрузках обеспечивается в основном за счет металлических каркасов внутри железобетонных конструкций. Такие каркасы состоят из арматурных стержней, размеры, количество и расположение которых в объеме железобетонных конструкций определяются в результате расчетов на стадии проектирования зданий и сооружений, причем расчеты ведутся с учетом прогнозируемых статических и динамических нагрузок. При сооружении каркасов до заливки бетона возникает необходимость соединения арматурных стержней. Из уровня техники известны аналоги заявляемого устройства (патенты RU 133163 и RU 82465). Основные недостатки указанных аналогов предлагаемого технического решения состоят в ограниченной прочности соединения стержней. Обеспечиваемая муфтой прочность соединения стержней определяется соотношением основных геометрических параметров элементов, формирующих конструкцию. К таким параметрам относятся диаметры соединяемых стержней, длина муфты, глубина конусных отверстий с конической резьбой, называемая также охватом резьбы. Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, состоит в существенном повышении прочности соединения арматурных стержней с разными диаметрами, обеспечиваемого муфтой, выполненной из стального стержня шестигранного сечения. Указанная техническая задача решается за счет выбора оптимального

Description

Заявляемая полезная модель относится к области строительства зданий и сооружений, состоящих из наливных железобетонных конструкций, и предназначена для использования при изготовлении арматурных конструкций.

Как известно, в процессе строительства зданий и сооружений необходимая прочность при статических и динамических нагрузках обеспечивается в основном за счет металлических каркасов внутри железобетонных конструкций. Такие каркасы состоят из арматурных стержней, размеры, количество и расположение которых в объеме железобетонных конструкций определяются в результате расчетов на стадии проектирования зданий и сооружений, причем расчеты ведутся с учетом прогнозируемых статических и динамических нагрузок. При сооружении каркасов до заливки бетона возникает необходимость соединения арматурных стержней.

Из уровня техники известны следующие варианты конструктивного соединения стержней:

- связывание арматурных стержней, сложенных внахлестку с перекрытием 8-15 диаметров;

- сварка арматурных стержней;

- использование специальных соединительных муфт, преимущественно с конической резьбой.

Муфта для соединения арматурных стержней выполняется из стального стержня шестигранного или круглого сечения. С торцов муфты выполнятся конические отверстия, снабженные резьбой. Соединение арматурных стержней муфтами с конической резьбой принято считать наиболее эффективным. Такое соединение обеспечивает наибольшую прочность при монтаже металлических каркасов в объеме железобетонных конструкций.

Из уровня техники известны следующие технические решения, которые можно рассматривать как близкие аналоги предлагаемой полезной модели:

1. Муфта для соединения арматурных стержней (патент RU 133163), выполняемая

из круглого или шестигранного проката и предназначенная для соединения арматурных стержней одинакового диаметра. В конических отверстиях, выполненных с торцов муфты, нарезана коническая резьба; коническая резьба тех же параметров (конусность, шаг, угол профиля резьбы) нарезается на концах соединяемых стержней.

2. Муфта для соединения арматурных стержней " LENTON" (патент RU 82465) отличается расширением конструктивных особенностей муфт, основные из которых состоят в том, что внутренние конические резьбовые отверстия могут иметь разные диаметры и глубину.

Известно, что слабым звеном в части обеспечения требуемой прочности системы стержень-муфта-стержень является собственно резьба, а главным элементом системы соединения является соединительная муфта.

Заявляемая полезная модель представляет собой муфту для соединения арматурных стержней разных диаметров, обозначенных как ДСб - больший диаметр стержня и ДСм - меньший диаметр, причем сама муфта выполнена из стального стержня шестигранного сечения. Обеспечиваемая муфтой прочность соединения стержней определяется соотношением основных геометрических параметров элементов, формирующих конструкцию. К таким параметрам относятся наружный диаметр муфты, под которым понимается диаметр окружности, вписанной в шестигранник, длина муфты, глубина конусных отверстий с конической резьбой, называемая также охватом резьбы. Наружный диаметр муфты обозначен как ДМ, длина муфты обозначена как ДлМ, охват резьбы со стороны стержня с большим диаметром - ОРб, охват резьбы со стороны стержня с меньшим диаметром ОРм.

Оптимальный выбор соотношения указанных параметров позволяет улучшить прочностные характеристики резьбового соединения, включая сейсмическую устойчивость, и тем самым минимизировать эффект «слабого звена».

Как известно, резьбовые соединения арматурных стержней допускаются к практическому использованию только после специальных испытаний. При испытаниях осевой статической нагрузкой определяют усилия и напряжения, при которых резьбовое соединение разрушается. Оценка качества резьбового соединения делается сравнением полученных при испытании показателей: временного сопротивления разрыву σ (Н/мм2), пластичности соединения δр (%), деформативности Δ(мм), разупрочнения соединения (%), с нормативными значениями этих показателей для механических соединений. Показатель а вычисляют по отношению усилия разрыва к площади сечения соединяемых стержней. Пластичность δр определяется величиной пластической деформации стержней, измеренной после разрушения резьбового соединения. Деформативность - свойство резьбового соединения к деформации, не соответствующей закону пропорциональности. Величину деформативности определяют сравнением диаграмм растяжения резьбового соединения и отдельно испытанного арматурного стержня. Деформативность является следствием выработки при незначительных нагрузках "люфтов", перекосов и других дефектов резьбы. Чем меньше деформативность, тем качественней и прочнее резьбовое соединение. При знакопеременных осевых нагрузках деформативность обращается в амплитуду свободного перемещения элементов резьбового соединения относительно друг друга, что сопряжено с появлением динамической составляющей нагрузки. Чем больше свободная амплитуда, тем больше динамическая нагрузка и меньше сейсмоустойчивость резьбового соединения. Разупрочнение определяется сравнением показателя о резьбового соединения со значением этого показателя о отдельно испытанного арматурного стержня. Практически допускается разупрочнение не превышающее 5%.

Очевидно, что перечисленные характеристики качества резьбового соединения связаны с соотношением основных геометрических параметров муфты и соединяемых стержней.

Основные недостатки указанных выше аналогов предлагаемого технического решения состоят в неопределенности, следовательно - неоптимальности выбора всех геометрических параметров муфты при проектировании и, как следствие, в ограниченной прочности обеспечиваемого такой муфтой соединения стержней.

Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, состоит в оптимизации всех геометрических параметров муфты, которая, с одной стороны, облегчает процедуру проектирования, а, с другой стороны, обеспечивает повышение прочности соединения арматурных стержней, обеспечиваемого муфтой. Указанная техническая задача решается за счет существенного признака заявляемой полезной модели, состоящего в конкретном -оптимальном - соотношении геометрических параметров муфты, определяемом диаметром соединяемых стержней.

Классическим видом разрушения резьбового соединения при испытаниях является вырывание стержня из муфты. Это происходит в результате разрушения резьбы стержня возникающими напряжениями среза. Прочность резьбы стержня возрастает при увеличении охвата резьбы. При этом растет число витков и суммарная площадь основания резьбы, на которой возникают напряжения среза. Отрицательным эффектом при увеличении охвата резьбы будет возрастание деформативности.

Наружный диаметр муфты (ДМ) и длина муфты (ДлМ) должны обеспечивать необходимую жесткость ее конструкции, т.е. практически не допускать возникновения деформаций при нагрузках, приводящих к разрушению резьбового соединения.

Статистический анализ результатов испытаний соединительных муфт различных конструкций позволил выявить следующие оптимальные соотношения основных параметров муфт и диаметров соединяемых стержней ДСб (больший диаметр) и ДСм (меньший диаметр):

ДМ выбирается в пределах 1,3-1,5 от большего диаметра стержня (ДСб);

ДлМ - в пределах 4,41-4,85 от большего диаметра стержня (ДСб);

ОРб (охват резьбы со стороны большего диаметра) - в пределах 1,45-1,8 от большего диаметра стержня (ДСб);

ОРм (охват резьбы со стороны меньшего диаметра) - в пределах 1,45-1,8 от меньшего диаметра стержня (ДСм).

Предлагаемые соотношения величин геометрических параметров муфты для соединения арматурных стержней представляют собой существенный признак заявляемого устройства муфты, который обеспечивает достижение указанного выше технического результата - повышение прочности арматурных соединений.

Техническое решение по указанному выше патенту RU 133163 содержит соотношение площади сечения муфты (кольцевое сечение) и стержня с конической резьбой в его самой тонкой части равное 1,1-2,1. Данное соотношение можно использовать для определения наружного диаметра муфты. Однако для определения других важных параметров соединительных муфт (длина, охват резьбы), необходимых для обеспечения требуемых прочностных характеристик, этого соотношения недостаточно.

Использование в предлагаемой полезной модели сформулированных выше соотношений обеспечивает достижение высоких качественных показателей резьбовых соединений в соответствии с нормативными требованиями, в частности - для территорий с повышенной сейсмичностью.

На Фиг. 1 представлена схема соединения арматурных стержней с разными диаметрами посредством соединительной муфты, выполненной из стального стержня шестигранного сечения, и показаны основные конструктивные элементы: 1 - соединительная муфта, 2 - соединяемые арматурные стержни, 3 - коническая резьба.

На Фиг. 1 показаны основные геометрические размеры, соотношение которых обусловливает достижение заявленного технического результата.

Существенное повышение прочностных характеристик соединения арматуры при выборе геометрических параметров муфты в указанных пределах, т.е. достижение заявленного технического результата, подтверждается проведенными натурными испытаниями резьбовых соединений арматурных стержней, соединительные муфты которых спроектированы на основе предложенных соотношений основных параметров: охват резьбы, наружный диаметр и длина муфты в зависимости от диаметра соединяемых стержней. Таким образом, оптимальные значения основных параметров соединительных муфт можно рассматривать как совокупность существенных признаков, достаточных для достижения планируемого технического результата.

Claims

Муфта для соединения арматурных стержней с разными диаметрами, выполненная из стального стержня шестигранного сечения, в котором с торцов выполнены конические отверстия, снабженные резьбой, отличающаяся тем, что геометрические размеры муфты выбраны в зависимости от величины диаметров соединяемых стержней ДСб и ДСм следующим образом: наружный диаметр муфты выбран в пределах 1,3-1,5 от большего диаметра стержня ДСб; длина муфты выбрана в пределах 4,41-4,85 от большего диаметра стержня ДСб; охват резьбы муфты со стороны большего диаметра выбран в пределах 1,45-1,8 от большего диаметра стержня ДСб; охват резьбы муфты со стороны меньшего диаметра выбран в пределах 1,45-1,8 от меньшего диаметра стержня ДСм, причем под наружным диаметром муфты понимают диаметр окружности, вписанной в шестигранник.