Стальной стержень повышенной хладостойкости для армирования железобетонных конструкций
Использование: изобретение относится к получению стержневых элементов повышенной хладостойкости и может быть использовано для изготовления железобетонных конструкций, работающих в экстремальных условиях действия низких отрицательных температур и динамических нагрузок.
Сущность: стальной стержень повышенной хладостойкости для армирования железобетонных конструкций выполнен в виде круглого стержня с продольными и поперечными периодическими выступами из термомеханически упрочненной стали класса Ас500С с содержанием углерода не более 0,22%, пределом текучести не менее 500 Н/мм 2 и композитной структурой сечения в виде внешнего кольца из отпущенного мартенсита с микротвердостью 2800-2900 МПа площадью (0,25-0,30)S, промежуточного кольца из бейнита и сетки феррита с микротвердостью 2400-2500 МПа площадью (0,45-0,55)S и осевой зоны из зернистого перлита и феррита с микротвердостью 2000-2100 МПа, обладающих разными физико-механическими свойствами, где S - площадь поперечного сечения стержня.
Применение предложенного стального стержня повышенной хладостойкости для железобетонных конструкций ответственных и уникальных зданий и сооружений в районах с низкими зимними температурами обеспечивает высокую надежность при эксплуатации за счет сочетания высоких прочностных и пластических характеристик с увеличенной ударной вязкостью на образцах с острым надрезом и работой удара при -60°С. 1 с.п. ф-лы, 2 рис
Полезная модель относится к получению стержневых элементов повышенной хладостойкости преимущественно для изготовления железобетонных конструкций, работающих в экстремальных условиях действия низких отрицательных температур и динамических нагрузок.
Известен арматурный стержень периодического профиля для армирования железобетонных конструкций, включающий сердечник круглого поперечного сечения и незамкнутые серповидные наклонные поперечные выступы на поверхности, вершины смежных поперечных выступов размещены во взаимно перпендикулярных осевых плоскостях стержня, отношение максимальной высоты поперечного выступа к шагу 0,12-0,3 при этом угол охвата серповидным выступом стержня составляет 140-180°. (RU 35120 U1, МПК 7 Е04С 5/03, 2003 г.).
Использование указанного стержня в качестве хладостойкого не обеспечивает высокую ударную вязкость при низких температурах из-за большого количества концентраторов напряжения.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому положительному результату является арматурный стержень периодического профиля из термомеханически упрочненной стали класса А500С с содержанием углерода 0,14-0,27% и пределом текучести 500-680 Н/мм2 и композитной структурой сечения с наружным слоем отпущенного мартенсита с толщиной, равной 0,05-0,20 приведенного диаметра стержня твердостью 23-30 HRC, а отношение временного сопротивления разрыву к пределу текучести арматурного стержня равно 1,05-1,25 при относительном удлинении не менее 16% и удельной энергии разрушения не менее 36 Н/мм 2. (RU 2133805 С1, МПК 6 Е04С 5/01, 1999 г.).
Недостатком известного арматурного стержня периодического профиля является низкое значение отношения временного сопротивления разрыву к пределу текучести, низкие значения ударной вязкости KCV -60 и работы удара при -60°С, что не обеспечивает надежного использования этого стержня в железобетонных конструкциях, работающих в экстремальных условиях действия низких отрицательных температур и динамических нагрузок.
Задачей заявляемой полезной модели является обеспечение высокой надежности при применении для железобетонных конструкций ответственных и уникальных зданий и сооружений в районах с низкими зимними температурами, в неотапливаемых зданиях и сооружениях и на открытом воздухе в составе арматурных каркасов, сеток, закладных деталей и т.п. без ограничений по характеру действия нагрузки (статической, динамической и многократно повторяющейся).
Поставленная задача достигается тем, что стальной стержень повышенной хладостойкости для армирования железобетонных конструкций, выполненный в виде круглого стержня с продольными и поперечными периодическими выступами из термомеханически упрочненной стали класса Ас500С с содержанием углерода не более 0,22%, пределом текучести не менее 500 Н/мм2 и композитной структурой сечения, согласно полезной модели, выполнен так, что композитная структура сечения имеет вид внешнего кольца из отпущенного мартенсита с микротвердостью 2800-2900 МПа площадью (0,25-0,30)S, промежуточного кольца из бейнита и сетки феррита с микротвердостью 2400-2500 МПа площадью (0,45-0,55)S и осевой зоны из зернистого перлита и феррита с микротвердостью 2000-2100 МПа, обладающих разными физико-механическими свойствами, где S - площадь поперечного сечения стержня.
Техническим результатом настоящей полезной модели является следующее:
- предел текучести - не менее 540 Н/мм2;
- временное сопротивление разрыву - не менее 650 Н/мм2;
- отношение временного сопротивления разрыву к пределу текучести - не менее 1,10;
- относительное удлинение - не менее 18%;
- равномерное удлинение - не менее 5%;
- ударная вязкость на стандартных образцах KCV-60 - не менее 30 Дж/см2;
- работа удара на специальных образцах с сохранением поверхностных слоев при -60°С - не менее 60 Дж;
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что полезная модель имеет внешнее кольцо из отпущенного мартенсита с микротвердостью 2800-2900 МПа площадью не менее 0,25 S и промежуточное кольцо из бейнита и сетки феррита с микротвердостью 2400-2500 МПа площадью не более 0,55S для обеспечения соотношения предела прочности к пределу текучести не менее 1,10 и достижения, указанных выше прочностных характеристик. Для обеспечения ударной вязкости KCV-60 не менее 30 Дж/см 2 внешнее кольцо из отпущенного мартенсита с микротвердостью 2800-2900 МПа должно быть площадью не более 0,30S. Для обеспечения работы удара на специальных образцах с сохранением поверхностных слоев при -60°С не менее 60 Дж промежуточное кольцо из бейнита и сетки феррита с микротвердостью 2400-2500 МПа должно быть площадью не менее 0,45S. Экспериментально установлено, что для обеспечения высоких пластических характеристик (пятикратное удлинение не менее 18%, равномерное удлинение не менее 5%) необходимо наличие осевой зоны из зернистого перлита и феррита с микротвердостью 2000-2100 МПа.
Полезная модель поясняется чертежами:
- на фиг.1 показан общий вид стального стержня повышенной хладостойкости для армирования железобетонных конструкций, где 1 -
продольные выступы, 2 - поперечные периодические выступы;
- на фиг.2 показан поперечный разрез стержня, где 1 - внешнее кольцо, 2 - промежуточное кольцо, 3 - осевая зона.
Таким образом, применение предложенного стального стержня повышенной хладостойкости обеспечивает высокую эффективность использования при армировании железобетонных конструкций, впервые достигнуто сочетание высоких прочностных характеристик с гарантированной ударной вязкостью на уровне требований зарубежных и отечественных стандартов.
Стальной стержень повышенной хладостойкости для армирования железобетонных конструкций, выполненный в виде круглого стержня с продольными и поперечными периодическими выступами из термомеханически упрочненной стали класса Ас500С с содержанием углерода не более 0,22%, пределом текучести не менее 500 Н/мм2 и композитной структурой сечения, отличающийся тем, что композитная структура сечения выполнена в виде внешнего кольца из отпущенного мартенсита с микротвердостью 2800-2900 МПа площадью (0,25-0,30)S, промежуточного кольца из бейнита и сетки феррита с микротвердостью 2400-2500 МПа площадью (0,45-0,55)S и осевой зоны из зернистого перлита и феррита с микротвердостью 2000-2100 МПа, обладающих разными физико-механическими свойствами, где S - площадь поперечного сечения стержня.
