RU177981U1

RU177981U1 - ROPE FOR REINFORCING REINFORCED CONCRETE STRUCTURES

Info

Publication number: RU177981U1
Application number: RU2017138144U
Authority: RU
Inventors: Вениамин Александрович Харитонов; Лев Маркович Зарецкий; Олег Петрович Ширяев; Андрей Дмитриевич Картунов; Денис Петрович Канаев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Магнитогорский метизно-калибровочный завод "ММК-МЕТИЗ"
Priority date: 2017-11-01
Filing date: 2017-11-01
Publication date: 2018-03-19

Abstract

Полезная модель относится к канатному производству и может быть использована при производстве гибкой арматуры, предназначенной для армирования предварительно напряженных изделий из бетона и других пластических материалов. Техническая задача заключается в повышении физико-механических свойств арматурного каната при сохранении высокого сцепления с бетоном. Задача решается тем, что в известном арматурном канате, содержащем центральную проволоку 1, на поверхности которой по количеству повивочных проволок 2 выполнены по винтовой линии плоские участки, навитые в один слой вокруг центральной проволоки повивочные проволоки, которые плоскими участками своей внутренней поверхности контактируют с соответствующими им плоскими участками центральной проволоки, плоскими боковыми участками друг с другом, а на наружную поверхность повивочных проволок каната нанесен периодический профиль в виде поперечных выступов 5, выполненных с равномерным шагом и наклоном в сторону, противоположную направлению свивки каната, при этом на наружной поверхности каждой из повивочных проволок выполнено два спирально расположенных плоских участка 4 и 6, на один из которых нанесен вышеуказанный периодический профиль, а другой участок выполнен гладким. Фиг. 1 и 2.The utility model relates to cable production and can be used in the manufacture of flexible reinforcement designed for reinforcing prestressed concrete products and other plastic materials. The technical problem is to increase the physico-mechanical properties of the reinforcing rope while maintaining high adhesion to concrete. The problem is solved in that in a known reinforcing rope containing a central wire 1, on the surface of which, according to the number of grafting wires 2, flat sections are made along a helix, twisted in one layer around the central wire, grafting wires that contact flat sections of their inner surface with their corresponding flat sections of the central wire, flat lateral sections with each other, and a periodic profile in the form of end projections 5, made with a uniform pitch and inclination in the direction opposite to the direction of the twist of the rope, while on the outer surface of each of the grafting wires there are two spirally arranged flat sections 4 and 6, one of which has the above-mentioned periodic profile, and the other section is made smooth. FIG. 1 and 2.

Description

Полезная модель относится к канатному производству и может быть использована при производстве гибкой арматуры, предназначенной для армирования предварительно напряженных изделий из бетона и других пластических материалов.The utility model relates to cable production and can be used in the manufacture of flexible reinforcement designed for reinforcing prestressed concrete products and other plastic materials.

Известен арматурный канат, содержащий центральную проволоку и навитые вокруг нее по спирали наружные повивочные проволоки с периодическим профилем, выполненным в виде впадин под цилиндрической образующей поверхности проволок; при этом периодический профиль выполнен по всей поверхности повивочных проволок (ГОСТ Р 53772-2010 «Канаты стальные арматурные семипроволочные стабилизированные. Технические условия» Введ. 2010-02-12 - М.: Госстандарт России).Known reinforcing rope containing a Central wire and wound around it in a spiral outer wound wire with a periodic profile, made in the form of depressions under the cylindrical forming surface of the wires; the periodic profile is made over the entire surface of the grafting wires (GOST R 53772-2010 “Seven-wire stabilized steel reinforcing ropes. Technical conditions”, Introduction. 2010-02-12 - M .: Gosstandart of Russia).

Недостатком известного каната является относительно низкое сцепление его с бетоном, т.к. данный канат хотя и имеет механическое зацепление в направлении ввинчивания, однако в целом не обеспечивает высокого сцепления с бетоном из-за возможности ввинчивания его по спиральному оттиску при срезании или смятии участков бетона, находящихся во впадинах периодического профиля. Кроме того, недостатком известного каната являются низкие физико-механические свойства за счет неравномерности натяжения повивочных проволок каната вследствие зацепления соприкасающихся между собой элементов периодического профиля проволок, а также за счет наличия расположенных друг напротив друга впадин по всей поверхности повивочных проволок, уменьшающих поперечное сечение проволок и обусловливающих увеличенное неравномерное обжатие с созданием концентратора напряжений, при этом повивочные проволоки, контактируя участками периодического профиля между собой и с гладкой поверхностью центральной проволоки, обеспечивают лишь точечный характер касания, создающий высокие и неравномерно распределенные контактные напряжения в канате.A disadvantage of the known rope is its relatively low adhesion to concrete, because this rope, although it has mechanical engagement in the direction of screwing, however, in general it does not provide high adhesion to concrete because of the possibility of screwing it into a spiral impression when cutting or crushing concrete sections located in hollows of a periodic profile. In addition, the disadvantage of the known rope is its low physical and mechanical properties due to the uneven tension of the grading wires of the rope due to the engagement of the intermittent elements of the periodic profile of the wires, as well as due to the presence of opposite troughs along the entire surface of the grading wires, reducing the cross section of the wires and causing increased uneven compression with the creation of a stress concentrator, with the midwire wires in contact with iodicheskogo profile between itself and the smooth surface of the central wire, provide only touch point character, creating a high and uniformly distributed contact stresses in the rope.

Наиболее близким аналогом (прототипом) к заявляемому устройству является арматурный канат, содержащий центральную проволоку, на поверхности которой по количеству повивочных проволок выполнены по винтовой линии плоские участки, навитые в один слой вокруг центральной проволоки повивочные проволоки, которые плоскими участками своей внутренней поверхности контактируют с соответствующими им плоскими участками центральной проволоки, плоскими боковыми участками друг с другом, а на наружную поверхность повивочных проволок каната нанесен периодический профиль в виде продольных выступов и чередующихся по длине каждой повивочной проволоки поперечных серповидных выступов и впадин, в котором на наружной поверхности повивочных проволок продольные выступы в поперечном сечении каната расположены друг относительно друга под углом 120 градусов и имеют по всей их длине в любом поперечном сечении форму равнобедренного треугольника с тупой вершиной, причем каждый продольный выступ выполнен дискретным и расположен вдоль оси каната так, что его вершины лежат на одной линии, при этом по длине каждой повивочной проволоки поверхность впадин выполнена выпуклой с постоянным радиусом кривизны равным радиусу окружности, описанной вокруг повивочных проволок каната, а чередующиеся со впадинами поперечные серповидные выступы выполнены с наклоном в сторону, противоположную направлению свивки каната (Патент РФ на полезную модель №170526, Е04С 5/03).The closest analogue (prototype) to the claimed device is a reinforcing rope containing a central wire, on the surface of which, according to the number of grafting wires, flat sections are made along a helix, wound in one layer around the central wire, grafting wires that contact flat sections of their inner surface with the corresponding them flat sections of the central wire, flat side sections with each other, and on the outer surface of the graft wires of the rope applied A periodic profile in the form of longitudinal protrusions and alternating crescent-shaped protrusions and troughs alternating along the length of each graduation wire, in which the longitudinal protrusions in the cross section of the rope are located relative to each other at an angle of 120 degrees and have the entire length in any cross section on the outer surface of the graduation wires the shape of an isosceles triangle with a blunt apex, with each longitudinal protrusion made discrete and located along the axis of the rope so that its vertices lie on the same line, while along the length of each winding wire, the surface of the troughs is convex with a constant radius of curvature equal to the radius of the circle described around the grafting wires of the rope, and the transverse sickle-shaped protrusions alternating with troughs are made with an inclination in the direction opposite to the direction of the twist of the rope (RF Patent Utility Model No. 170526, Е04С 5/03).

Известный канат хотя и имеет повышенные относительно известных аналогов физико-механические свойства за счет контакта центральной и повивочных проволок друг с другом посредством плоских площадок, однако не в полной мере реализует данные преимущества в силу наличия на нем продольных выступов, представляющих собой участки повивочных проволок с измененными степенью обжатия и конфигурацией сечения, что незначительно снижает выносливость каната и создает локальные отклонения угла и радиуса укладки повивочной проволоки, которые при последующем выравнивании данных характеристик в натянутом канате под нагрузкой приводят к вытягиванию проволок.Although the known rope has physicomechanical properties that are relatively higher than the known analogues due to the contact of the central and graft wires with each other through flat platforms, it does not fully realize these advantages due to the presence of longitudinal protrusions on it, which are sections of grafting wires with altered the degree of compression and the configuration of the cross section, which slightly reduces the endurance of the rope and creates local deviations of the angle and radius of laying of the grafting wire, which when blowing alignment data characteristics tightrope under load leads to stretching of wires.

Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в повышении физико-механических свойств арматурного каната при сохранении высокого сцепления с бетоном.The technical problem solved by the claimed utility model is to increase the physical and mechanical properties of the reinforcing rope while maintaining high adhesion to concrete.

Поставленная задача решается тем, что в известном арматурном канате, содержащем центральную проволоку, на поверхности которой по количеству повивочных проволок выполнены по винтовой линии плоские участки, навитые в один слой вокруг центральной проволоки повивочные проволоки, которые плоскими участками своей внутренней поверхности контактируют с соответствующими им плоскими участками центральной проволоки, плоскими боковыми участками друг с другом, а на наружную поверхность повивочных проволок каната нанесен периодический профиль в виде поперечных выступов, выполненных с равномерным шагом и наклоном в сторону, противоположную направлению свивки каната, согласно изменению, на наружной поверхности каждой из повивочных проволок выполнено два спирально расположенных плоских участка, при этом указанный периодический профиль нанесен на один из участков, а другой - выполнен гладким.The problem is solved in that in the known reinforcing rope containing a central wire, on the surface of which, according to the number of graft wires, flat sections are made along a helical line, coiled wires are wound in one layer around the central wire, which contact flat sections of their inner surface with their corresponding flat sections of the central wire, flat side sections with each other, and a periodic profile is applied to the outer surface of the graft wires of the rope in the form of transverse protrusions made with a uniform pitch and inclination in the direction opposite to the direction of the twisting of the rope, according to the change, on the outer surface of each of the grafting wires two helically arranged flat sections are made, the specified periodic profile being applied to one of the sections and the other made smooth.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:The essence of the claimed utility model is illustrated by drawings, where:

- на фиг. 1 схематично изображен внешний вид заявляемого арматурного каната;- in FIG. 1 schematically shows the appearance of the inventive reinforcing rope;

- на фиг. 2 схематично изображено поперечное сечение данного арматурного каната.- in FIG. 2 schematically shows a cross section of a given reinforcing rope.

Канат для армирования железобетонных конструкций состоит из центральной проволоки 1 (фиг. 1, 2), вокруг которой по винтовой линии навиты шесть повивочных проволок 2. Участки 3 поверхности центральной проволоки 1 и повивочных проволок 2, контактирующие между собой, выполнены плоскими. На обращенной наружу поверхности по всей длине каждой из повивочных проволок 2 выполнены два плоских участка 4 и 6, причем на плоский участок 4 нанесен периодический профиль в форме поперечных выступов 5, выполненных с равномерным шагом и наклоном в сторону, противоположную свивке каната. А второй плоский участок 6 на поверхности каждой из повивочных проволок 2 выполнен гладким.The rope for reinforcing reinforced concrete structures consists of a central wire 1 (Fig. 1, 2), around which six winding wires 2 are wound along a helical line 2. The surface sections 3 of the central wire 1 and winding wires 2 in contact with each other are made flat. On the surface facing outward along the entire length of each of the grafting wires 2, two flat sections 4 and 6 are made, and on the flat section 4 a periodic profile is applied in the form of transverse protrusions 5 made with a uniform pitch and inclination in the direction opposite to the twisting of the rope. And the second flat section 6 on the surface of each of the grafting wires 2 is made smooth.

Изготавливают арматурный канат следующим образом. Предварительно изготавливают центральную проволоку 1 и повивочные проволоки 2 круглого сечения, свивают их между собой в канат в любой известной канатовьющей машине, например, бугельного типа. После свивки производят обжатие свитого каната путем холодной деформации вдоль наружной поверхности повивочных проволок 2 во вращающемся синхронно с ротором канатовьющей машины открытом фасонном роликовом калибре, ролики которого повернуты относительно оси свиваемого каната на угол, равный углу наклона наружной поверхности повивочных проволок 2 к оси каната. Рабочими поверхностями роликов с периодическими впадинами формируют плоские участки 4, при этом напротив периодических впадин металл повивочной проволоки не обжимается в форму плоского участка 4, в результате чего в этом месте образуется периодический профиль в виде наклонных поперечных выступов 5, выполненных с равномерным шагом. Совместно с нанесением периодического профиля на поверхность каната в указанном калибре осуществляют пластическое обжатие с формированием плоских участков 3 контакта проволок друг с другом, при этом гладкими рабочими поверхностями роликов предотвращают боковое смещение повивочных проволок 2 под действием сил реакции опоры в контакте их с центральной проволокой 1, одновременно формируют гладкие плоские участки 6.A reinforcing rope is made as follows. The central wire 1 and the midi-wire 2 of circular cross-section are preliminarily made, twisted together with each other in a rope in any known rope machine, for example, of a yoke type. After twisting, the twisted rope is crimped by cold deformation along the outer surface of the grafting wires 2 in an open shaped roller gauge rotating in synchronization with the rotor of the roping machine, the rollers of which are rotated relative to the axis of the twisted rope by an angle equal to the angle of inclination of the outer surface of the grafting wires 2 to the axis of the rope. The working surfaces of the rollers with periodic depressions form flat sections 4, while opposite the periodic depressions the metal of the midwire wire is not crimped into the shape of a flat section 4, as a result of which a periodic profile is formed in the form of inclined transverse protrusions 5 made with a uniform pitch. Together with the application of a periodic profile to the surface of the rope in the specified gauge, plastic compression is carried out with the formation of flat sections 3 of the wire contact with each other, while the smooth working surfaces of the rollers prevent lateral displacement of the grafting wires 2 under the influence of the support reaction forces in contact with the central wire 1, at the same time form smooth flat sections 6.

После свивки и пластического обжатия с профилированием канат натягивают в потоке - например, посредством двух сдвоенных шкивов. В натянутом прямолинейном состоянии канат нагревают до 370-420°С и охлаждают до 10-40°С также в натянутом прямолинейном состоянии. После этого готовый канат наматывают на катушку-накопитель и далее перематывают с нее и упаковывают известными способами.After twisting and plastic crimping with profiling, the rope is pulled in a stream, for example, by means of two twin pulleys. In a strained straight state, the rope is heated to 370-420 ° C and cooled to 10-40 ° C also in a strained straight state. After that, the finished rope is wound on a storage coil and then rewound from it and packaged by known methods.

Заявляемый канат для армирования железобетонных конструкций применяют, например, следующим образом. Отрезают участок каната необходимой длины, соответствующей расстоянию между неподвижными упорами и подвижными упорами или натяжными устройствами, между которыми изготавливается железобетонное изделие или группа последовательно расположенных изделий. Далее закрепляют канат посредством известных устройств для фиксации арматурных канатов и натягивают с заданным натяжением, после чего осуществляют формование железобетонных изделий известными способами и выдержку отформованных железобетонных изделий до набора бетоном передаточной прочности, задаваемой отдельно для различных изделий. По достижении бетоном передаточной прочности осуществляют снятие растягивающей нагрузки с внешних упоров известными способами. В результате освобождения от приложенной извне растягивающей нагрузки центральная проволока 1-й повивочные проволоки 2 стремятся сократиться, сжимая при этом бетон, примыкающий к наружной поверхности повивочных проволок 2. При этом повивочные проволоки 2 стремятся сместиться вдоль своего оттиска в бетоне по винтовой линии, однако наличие поперечных выступов 5 периодического профиля препятствует их винтовому перемещению. Реакции опоры на поверхности выступов 5 периодического профиля, имеющих наклон в направлении, противоположном направлению свивки каната, создают крутящий момент, противоположный крутящему моменту, возникающему из-за реакции опоры в контакте с бетоном спирально расположенных поверхностей повивочных проволок 2 и стремящемуся раскрыть канат. Тем самым обеспечивается прижатие плоских площадок 3 повивочных проволок 2 к плоским площадкам 3 центральной проволоки 1, исключающее смещение центральной проволоки 1 относительно повивочных проволок 2, благодаря чему натяжение центральной проволоки 1 в полной мере передается на бетон изделия, а не теряется при проскальзывании. Плоские участки 4 и 6 обеспечивают расклинивание проволок 2 в бетоне, предотвращая возможное при близкой к кругу форме сечения проволок смещение с двойным подкручиванием - каната относительно оттиска в бетоне и одновременно повивочных проволок относительно каната. При этом строго постоянные угол наклона к оси каната и радиус укладки каждой повивочной проволоки 2, размеры плоских участков 3, 4 и 6 исключают возможность ослабления натяжения из-за эффектов, возможных в других конструкциях спиральных однослойных арматурных канатов с периодическим профилем: выравнивания с.остальным канатом участков повивочной проволоки с измененными параметрами свивки и возникающего при этом высвобождения избыточной длины повивочных проволок; вдавливания повивочных проволок в центральную проволоку в местах повышенных контактных нагрузок; нарушения контакта между канатом и бетоном из-за микроперемещения участка повивочной проволоки с меньшим сечением в направлении участка этой же повивочной проволоки с большим сечением.The inventive rope for reinforcing reinforced concrete structures is used, for example, as follows. A section of the rope is cut to the required length corresponding to the distance between the fixed stops and the movable stops or tensioning devices between which a reinforced concrete product or a group of successively arranged products is manufactured. Next, the rope is fixed by means of known devices for fixing reinforcing ropes and tensioned with a predetermined tension, after which reinforced concrete products are molded by known methods and the molded reinforced concrete products are exposed to concrete with the transmission strength set separately for various products. Upon reaching the concrete transmission strength, the tensile load is removed from the external stops by known methods. As a result of the release of externally applied tensile load, the central wire of the 1st graft wire 2 tends to contract, while compressing the concrete adjacent to the outer surface of the graft wire 2. At the same time, the graft wire 2 tend to shift along its impression in the concrete along a helix, however, the presence of transverse protrusions 5 of a periodic profile prevents their helical movement. The reaction of the support on the surface of the protrusions 5 of a periodic profile, having an inclination in the opposite direction to the twist of the rope, creates a torque opposite to the torque resulting from the reaction of the support in contact with the concrete of the helically arranged surfaces of the grafting wires 2 and tending to open the rope. This ensures that the flat areas 3 of the midi wires 2 are pressed against the flat areas 3 of the central wire 1, eliminating the displacement of the central wire 1 relative to the midi wires 2, due to which the tension of the central wire 1 is fully transferred to the concrete of the product, and is not lost when slipping. Flat sections 4 and 6 provide wedging of the wires 2 in concrete, preventing displacement with a double twisting of the rope relative to the impression in concrete and at the same time wound wires relative to the rope, which is possible when the cross-sectional shape of the wires is close to the circle. In this case, the strictly constant angle of inclination to the axis of the rope and the laying radius of each inoculation wire 2, the dimensions of the flat sections 3, 4 and 6 exclude the possibility of weakening the tension due to the effects possible in other designs of spiral single-layer reinforcing ropes with a periodic profile: alignment with the rest the rope of the sections of the midwire with the changed parameters of the lay and the resulting release of the excess length of the midwires; pressing grafting wires into the central wire in places of high contact loads; violation of the contact between the rope and concrete due to micro-movement of the portion of the midwire wire with a smaller cross section in the direction of the portion of the same midwire wire with a large cross section.

При этом благодаря наличию на наружной поверхности каната выраженных поверхностей, образованных попарно расположенными плоскими участками 4 и 6 соответственно, затрудняется ввинчивание каната в бетон даже при срезании или смятии участков бетона, находящихся в проекции выступов периодического профиля, т.к. плоские участки поверхности проволоки расклиниваются в бетоне, создавая на контактных поверхностях реакции опоры - т.е. нормальные напряжения, достигающие более высоких величин по сравнению с касательными напряжениями, возникающими при нагружении бетона на смятие/срез, и более эффективно передаваемые в окружающий объем бетона. Это повышает сцепление заявляемого каната с бетоном.Moreover, due to the presence on the outer surface of the rope of pronounced surfaces formed by pairwise arranged flat sections 4 and 6, respectively, it is difficult to screw the rope into concrete even when cutting or crushing sections of concrete located in the projection of protrusions of a periodic profile, because flat sections of the wire surface wedge in concrete, creating support reactions on the contact surfaces - i.e. normal stresses reaching higher values in comparison with tangential stresses that occur when concrete is loaded onto crushing / shearing, and more efficiently transferred to the surrounding volume of concrete. This increases the adhesion of the inventive rope with concrete.

Для арматурных канатов с периодическим профилем в разных вариантах исполнения, изготовленных из стали марки 80 одной плавки, были проведены испытания релаксационных потерь после натяжения с усилием 60% от разрывного усилия в течение 1000 часов. Арматурный канат из проволок периодического профиля (ГОСТ Р 53772-2010) показал потерю натяжения 2,7%, что фактически не соответствует требованиям ГОСТ. Канат-прототип, обжатый продольной протяжкой в роликовом калибре с тороидальной формой основной рабочей поверхности и коническими выпусками, продемонстрировал потерю натяжения 2,37%, что соответствует требованиям ГОСТ с некоторым запасом. Заявляемый канат, выполненный из идентичного сырья, продемонстрировал потерю натяжения 2,23%, что показывает более эффективное восприятие нагрузок равномерной по длине структурой каната, не имеющей «ломаных» участков повивочных проволок, выравнивание которых по углу и радиусу свивки при продолжительной нагрузке высвободило незначительную избыточную длину повивочных проволок в канате-прототипе. Возможно, некоторое влияние также оказало снижение количества концентраторов напряжений, обеспеченное одинаковой линейной скоростью всех участков роликов, механически зацепленных за проволоки при формировании периодического профиля, однако учесть раздельно влияние двух упомянутых факторов не представляется возможным.For reinforcing ropes with a periodic profile in different designs made of steel of grade 80 of one melt, relaxation loss tests were carried out after tension with a force of 60% of the breaking strength for 1000 hours. A reinforcing rope made of batch wires (GOST R 53772-2010) showed a loss of tension of 2.7%, which actually does not meet the requirements of GOST. The prototype rope, crimped by a longitudinal broach in a roller gauge with a toroidal shape of the main working surface and conical outlets, showed a loss of tension of 2.37%, which meets the requirements of GOST with some margin. The inventive rope, made of identical raw materials, showed a loss of tension of 2.23%, which shows a more efficient load perception by the uniform structure of the rope, without “broken” sections of grafting wires, alignment of which along the corner and radius of the strand during continuous loading released a slight excess the length of the wound wires in the prototype rope. It is possible that a decrease in the number of stress concentrators, provided by the same linear speed of all sections of the rollers mechanically hooked to the wires during the formation of the periodic profile, also had some effect, however, it is not possible to take into account separately the influence of the two mentioned factors.

Таким образом, конструктивные признаки заявляемого каната для армирования железобетонных конструкций способствуют повышению физико-механических свойств при одновременно высокой сцепляемости с бетоном.Thus, the structural features of the inventive rope for reinforcing reinforced concrete structures contribute to the increase of physical and mechanical properties while at the same time high adhesion to concrete.

Claims

A rope for reinforcing reinforced concrete structures containing a central wire, on the surface of which, according to the number of grafting wires, flat sections are made along a helix, wound in one layer around the central wire, grafting wires that contact flat parts of their inner surface with their corresponding flat sections of the central wire, flat side sections with each other, and a periodic profile in the form of transverse ledges made with a uniform pitch and inclination in the direction opposite to the direction of the twisting of the rope, characterized in that on the outer surface of each of the grafting wires made two spiral flat sections, while the specified periodic profile is applied to one of the sections, and the other is made smooth .