UA116591C2 - Арматура для залізобетону - Google Patents

Abstract

Спіральний металевий арматурний стержень з постійним або змінним кроком витків в межах від 1 до 10 діаметрів циліндра, в який вписується стержень, причому планарний поперечний переріз стержня має щонайменше дві пелюстки, з'єднані з центральною частиною і розділені між собою проміжками. Трикутні пелюстки з'єднані з центральною частиною своїми вершинами; краї пелюсток, віддалені від центральної частини, є круговими. Арматурний стержень має ребра карбування заввишки в межах від 0,5 мм до 1,0 мм і з відстанню між ребрами в межах від 5 мм до 30 мм.

Description

Галузь техніки

Винахід належить в цілому до галузі будівельних матеріалів і, зокрема, до арматури для залізобетонних конструкцій як збірного типу, так і монолітних.

Передумови винаходу

Залізобетон - матеріал, що широко використовується у будівництві. В ньому для армування бетону використовують замонолічені підсилюючі конструкції що мають високу міцність на розтягування і пластичність.

Одним з поширених видів арматури є сталевий арматурний стержень, що може бути гарячекатаним або холоднозміцненим металевим прутком з карбованою поверхнею.

Карбування різної форми посилюють зв'язок між арматурним стержнем і бетоном для забезпечення спільного функціонування при розтягуванні або вигині. Проте, через невелику висоту карбувань зв'язок між ребрами і бетоном під навантаженням може розриватися, викликаючи проковзування арматурного стержня відносно бетону, що призводить до руйнування конструкції. Для досягнення необхідної міцності кількість арматурних стержнів доводиться збільшувати, що негативно позначається на вартості будівництва.

Арматура може виготовлятися з трубних заготовок з гарячекатаними ребрами карбування.

Цей спосіб виготовлення забезпечує зменшення ваги арматури. Проте, таку арматуру трубної конструкції зазвичай неможливо виготовити діаметром менше 20 мм. Крім того, економічний ефект є несуттєвим через ускладнення і підвищене енергоспоживання при виготовленні такої арматури.

Ще одним видом арматури є канатна арматура, що включає декілька металевих дротів, звитих в пучки. Арматура такої конструкції забезпечує ефективніше підсилення у порівнянні з арматурними стержнями, але набагато дорожча у виробництві.

Основний недолік арматури усіх цих видів полягає в неефективному використанні матеріалу: при комбінованому навантаженні на залізобетонну конструкцію, наприклад, при розтягуванні з вигином, насправді задіяні лише поверхневі шари арматури. При цьому властивості міцності матеріалу арматури використовуються не повністю.

У минулому столітті були докладені значні зусилля з розробки спіральної арматури, що за коефіцієнтом конструктивної якості (вантажонесуча здатність на одиницю маси) значно

Зо перевершує використовувані сьогодні карбовані арматурні стержні.

Відома конструкція арматурного стержня із скрученої в спіраль сталевої смужки прямокутного перерізу, ребра якої після скручування мають деформований вигляд. Це технічне рішення також не оптимізує використання матеріалу в армованій конструкції.

Таким чином, існує потреба створення арматури для залізобетону, що за меншої ваги забезпечує повне використання властивостей міцності матеріалу з якого вона виготовлена.

Опис винаходу

Нижче описано конструкцію арматури для залізобетону.

В одному варіанті виконання арматура для залізобетону є металевим стержнем, поперечний переріз якого містить порівняно тонку центральну частину у вигляді прямокутника і щонайменше дві пелюстки, з'єднані з центральною частиною, причому для щонайменше двох різних концентричних кіл навколо центральної осі прутка сума кутових мір поперечних перерізів пелюсток з меншим колом дорівнює або є меншою за суми кутових мір поперечних перерізів пелюсток з більшим колом; вказані пелюстки розташовані відносно прямолінійної подовжньої осі арматурного стержня по спіралі, з кроком витків від 1 до 10 діаметрів циліндра, в який вписується арматурний стержень.

В деяких варіантах виконання пелюстки в поперечному перерізі в основному трикутні.

В деяких варіантах виконання пелюстки з'єднані з центральною частиною своїми вершинами.

В деяких варіантах виконання краї пелюсток, віддалені від центральної частини, є круговими.

В деяких варіантах виконання крок витків є постійним.

В деяких варіантах виконання крок витків є змінним.

В деяких варіантах виконання пласті центральної частини мають карбування.

В деяких варіантах виконання висота ребер карбування знаходиться в межах від 0,5 мм до 1,0 мм, а відстань між ребрами знаходиться в межах від 5 мм до 30 мм.

Наведений вище короткий виклад варіантів виконання надає загальне розуміння суті винаходу, не є всеосяжним оглядом усіх передбачуваних варіантів виконання і не призначений ані для визначення ключових або критичних елементів усіх варіантів, ані для обмеження об'єму якого-небудь одного або усіх варіантів виконання винаходу. Він покликаний представити лише бо один або декілька варіантів в спрощеній формі як вступну частину для детальнішого опису винаходу, який наведено нижче. На додаток до вищевикладеного один або декілька варіантів виконання цього винаходу містять особливості, що описані і конкретно вказані в пунктах патентної формули.

Короткий опис креслень

Надані креслення, що включені в цей опис і складають його невід'ємну частину, ілюструють один або декілька варіантів виконання винаходу і спільно з детальним описом покликані пояснити їх принципи і реалізацію.

Фіг. 1 ілюструє поперечний переріз варіанту арматурного двопелюсткового стержня з ребрами карбування на його поверхні.

Фіг. 2 ілюструє загальний вигляд варіанту арматурного двопелюсткового стержня з ребрами карбування на його поверхні.

Фіг. З ілюструє поперечний переріз варіанту арматурного трипелюсткового стержня без карбування на його поверхні.

Фіг. 4 ілюструє загальний вигляд варіанту арматурного трипелюсткового стержня без карбування на його поверхні.

Фіг. 5 ілюструє поперечний переріз варіанту арматурного чотирипелюсткового стержня без карбування на його поверхні.

Фіг. 6 ілюструє загальний вигляд варіанту арматурного чотирипелюсткового стержня без карбування на його поверхні.

Оптимальний варіант реалізації винаходу

Нижче описані варіанти виконання армувальної конструкції для залізобетону. Кожний фахівець зрозуміє, що нижченаведений опис є лише ілюстративним і таким, що не накладає жодних обмежень. Скориставшись цим описом, фахівець може легко припустити і інші варіанти виконання. Далі опис буде наведений з детальними посиланнями на варіанти виконання, показані на наданих кресленнях. На кресленнях і в нижченаведеному описі використовуватимуться одні й ті самі посилання для однакових або подібних позицій. Показаний на фіг. 1 варіант арматурного стержня є багатопелюстковою спіраллю з кроком витків в межах від 1 до 10 діаметрів уявного циліндра (ОВ), в який вписується спіраль. Пелюстки закручені в спіраль подовжньо по довжині стержня. Крок Т може бути змінним або постійним. Поперечний

Зо переріз кожної з пелюсток спіралі є в основному трикутним сегментом з вершиною, напрямленою до центральної частини, навколо осі арматурного стержня. Зовнішня сторона кожного трикутного сегменту має в основному форму дуги.

Поверхні пелюсток спіралі можуть мати виступи лінійної форми, як показано, наприклад, на фіг. 1-2. Розміри поперечних перерізів ребер карбування залежно від діаметру уявного циліндра, в який вписується спіраль, можуть знаходитися в межах від0,5 х0,5до1,0х 1,0 мм, а відстань між ними - в межах від 5 до 30 мм. Ребра карбування можуть мати напівциліндричну форму. Взагалі, ребра карбування можуть бути довільної форми. У різних варіантах виконання ребра карбування можуть бути прямолінійними, сіткоподібними або загостреними. У різних варіантах виконання ребра карбування можуть бути в основному поперечними або подовжніми відносно напряму осі стержня.

Одна з особливостей запропонованої арматури полягає в тому, що, незважаючи на свою зменшену вагу, у порівнянні зі стандартною арматурою аналогічного номера, вона забезпечує таку ж міцність залізобетонної конструкції завдяки більш повному використанню властивостей міцності як бетону, так і арматури за рахунок перенесення більшої частини армувального матеріалу на периферію його поперечного перерізу і збільшенню поверхні контакту бетону і арматури. Підвищення працездатності арматури за рахунок перерозподілу її матеріалу на периферію поперечного перерізу пояснюється наступними міркуваннями.

Комбіноване навантаження - це випадок навантаження, коли на поперечні перерізи конструкції одночасно діють декілька чинників внутрішніх зусиль. Комбіноване навантаження можна розглядати як поєднання навантажень простих видів (осьове розтягування, вигин і кручення), коли в поперечних перерізах конструктивних елементів виникає лише один чинник внутрішніх зусиль: нормальне зусилля М у випадку розтягуваня, вигинаючий момент М, для чистого вигину і крутний момент М, для кручення. Ці види навантажень (осьове розтягування, вигин і кручення) є простими навантаженнями. Їх основні співвідношення представлені в наступній таблиці.

Таблиця

Навантаження Умов міцності й О пах - Е

Осьовий розтяг о - Му тах о тах т

М,

Вигин

М тах

О пах пи 5 І

Кручення у р де: о 7 міцність розтягу по осі;

Е т площа поперечного перерізу;

М міцність при зсуві; , х "осьовий момент опору, що є відношенням моменту інерції 7х відносно цієї осі до . . міді . . п відстані до найбільш віддаленої точки поперечного перерізу птах; у, осьовий момент інерції відносно нерухомої осі, що є сумою добутків мас усіх п ! м - оо т ! т - матеріальних точок системи на квадрати їх відстаней до осі: де: і-1...п, 1 це маса і-ої точки, Ї; "це відстань від 1-ої точки до осі.

Як можна побачити з наведених вище формул, весь поперечний переріз стержня у варіанті виконання навантажується рівномірно лише при чистому розтягуванні. При комбінованому навантаженні значна частина навантаження сприймається периферійними частинами поперечного перерізу арматурного стержня пропорційно квадратам їх відстаней до осі. Тому поперечний переріз пелюсток має форму сегменту, що наближається до трикутної, для повного використання властивостей міцності арматури.

Використання арматури за цим винаходом дозволяє зберегти міцність залізобетонних конструкцій за істотного зниження ваги арматурних стержнів.

Однією з переваг арматурного стержня відповідно до заявленого винаходу є зниження загальної маси арматури за збереження міцності залізобетону завдяки більш повному використанню міцності як бетону, так і арматури.

Запропонована конструкція арматурного стержня має значно меншу масу у порівнянні зі звичайною арматурою за однакового опору вигину. Інша перевага запропонованої конструкції арматурного стержня полягає в тому, що вона забезпечує істотне збільшення поверхні контакту бетоном, що її оточує, і, отже, збільшення навантаження, що його може витримувати залізобетон без руйнування.

Перевага ребер карбування на поверхні конструкції арматурного стержня у варіанті

Зо виконання полягає в тому, що вони перешкоджають "вигвинчуванню" арматури з бетону під навантаженням.

Перевага закруглення країв запропонованої конструкції арматурного стержня полягає в тому, що воно перешкоджає концентрації напружень у бетоні в лінії контакту з арматурою.

Слід зазначити, що залізобетон армований відповідно до цього винаходу, має таку ж міцність, як і залізобетон армований звичайними арматурними стержнями з таким же діаметром поперечного перерізу. Витрата металу на армування при цьому суттєво зменшується.

У випадку руйнування залізобетонної конструкції, наприклад, під час землетрусу, використання арматурних стержнів згідно цього винаходу знижує ризик загибелі або травматизму людей шматками бетону, що обрушуються, оскільки його зчеплення з арматурою є набагато вищим ніж у випадку бетону зі стандартною арматурою.

Процес виготовлення арматурних стержнів в різних описаних в цьому винаході варіантах виконання може бути здійснений за допомогою відомого електромеханічного устаткування вальцювання і кручення з комп'ютерним управлінням на основі специфічних запрограмованих команд. Арматурний стержень у варіанті виконання за цим винаходом може бути виготовлений, наприклад, шляхом пропускання нагрітого циліндричного прутка через одну або декілька клітей з двома або більшою кількістю приводних формуючих валків з текстурованою робочою поверхнею і подальшого скручування готового арматурного стержня.

Для кращого розуміння в цьому описі наведені не всі очевидні особливості варіантів виконання. Повинно бути зрозуміло, що при розробці будь-якої фактичної реалізації винаходу має бути прийнятий ряд специфічних для цієї реалізації рішень для досягнення конкретних цілей розробника і що ці конкретні цілі відрізнятимуться в різних реалізаціях і у різних розробників. Повинно бути також зрозуміло, що така спроба розробки може виявитися складною і витратною за часом, але для пересічного фахівця, який скористається цим описом, вона стане звичайною справою технічного проектування.

Крім того, слід розуміти, що використовувані в цьому описі формулювання або терміни носять описовий, а не обмежувальний характер, і тому повинні інтерпретуватися фахівцем у світлі представлених тут настанов і вказівок у поєднанні зі знаннями фахівця. Більше того, ніякому терміну в описі або пунктах формули винаходу не слід приписувати незвичайне або спеціальне значення, якщо тільки воно чітко не надається йому як такому.

Різні описані тут варіанти виконання охоплюють відомі зараз еквіваленти і еквіваленти, які стануть відомими в майбутньому, компонентів, що згадуються в цьому описі за допомогою ілюстрацій. Крім того, попри те, що варіанти виконання і їх застосування були продемонстровані і описані, для фахівця, що скористався описом цього винаходу, має бути очевидна можливість багатьох інших модифікацій окрім наведених в цьому описі без відхилення від ідей описаного тут винаходу.

Claims (9)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Арматура для залізобетону, що містить спіральний стержень з прямолінійною центральною віссю, з кроком витків в межах від 1 до 10 діаметрів циліндра, до якого вписується вказаний стержень, яка відрізняється тим, що планарний поперечний переріз стержня включає: центральну частину навколо центральної осі стержня і щонайменше дві пелюстки, з'єднані з Зо центральною частиною та розділені між собою проміжками; при цьому щонайменше для двох різних концентричних кіл навколо центральної осі стержня сума кутових мір поперечних перерізів пелюсток з меншим колом дорівнює або є меншою за суму кутових мір поперечних перерізів пелюсток з більшим колом; при цьому площа поперечного перерізу центральної частини є меншою за площу поперечного перерізу щонайменше однієї з пелюсток; при цьому внутрішні поверхні пелюсток забезпечені карбуванням; при цьому зовнішня поверхня пелюсток являє собою гладку неперервну спіральну смугу.

2. Арматура за п. 1, яка відрізняється тим, що пелюстки в поперечному перерізі в основному є трикутними.

З. Арматура за п. 2, яка відрізняється тим, що пелюстки своїми вершинами сполучені з центральною частиною.

4. Арматура за п. 1, яка відрізняється тим, що краї пелюсток, віддалені від центральної частини, є дугоподібними.

5. Арматура за п. 1, яка відрізняється тим, що крок витків є постійним.

6. Арматура за п. 1, яка відрізняється тим, що крок витків є змінним.

7. Арматура за п. 1, яка відрізняється тим, що висота ребер карбування знаходиться в межах від 0,5 до 1,0 мм, а відстань між ребрами знаходиться в межах від 5 до 30 мм.

8. Арматура за п. 1, яка відрізняється тим, що стержень виготовлений з металу.

9. Арматура за п. 1, яка відрізняється тим, що центральна частина стержня має ребра карбування.

ке Е ання Ї очах в ! Н това ; і «и сжиктія шк т / В й ех ж Н ; й : тн й : і сдкнклкуут зятя

Фіг. 1 й. я ре б х й я и шк к Шк а й к зе шт р КУ на пе г ; і ше У Шия Кк Й -е я а ши ; й ке ен 2 ЕС щі Її 2 хе Сей тоди Н х й « ТКУ у, я І ій рани по ОД Не. щи и, ке рік Мои то у у ЕОКу КОХ ша й Ежен У ея р й Її и ЯщЩ я й СН Ех рили рт вновной и Яке ДИ ее сн Ма зх, й й че ОХ Ян ше міш Х Кох й Кой Я и нету і я їх р. вн ї. їй Вей з ше рій К- і ше їх

Фіг. 2

Фіг. З І гі - р ж / й / я ж и Ї / п | / Й ж -

7. ря ід | ри де. М Фіг. 4 в