Арматурный стержень
Полезная модель может быть использована при изготовлении железобетонных конструкций. Стальной стержень имеет периодический профиль внешней поверхности и полностью или частично выполнен полым. Использование предлагаемого технического решения позволяет снизить расход арматурной стали и повысить жесткость и трещиностойкость железобетонных конструкций.
Полезная модель относится к области строительства, а именно к арматурным элементам, предназначенным для изготовления железобетонных конструкций.
Известны арматурные стержни периодического профиля из термомеханически упрочненной стали класса Ат-ШС, с композитной структурой. Содержание углерода 0,28-0,37%, предел текучести 440-700 Н/мм. По сечению арматурный стержень имеет два слоя - внутренний с переходным участком и внешний - слой отпущенного мартенсита, параметры толщины которого колеблются в больших пределах [1].
Недостатками известных арматурных стержней, выполненных из таких сталей, является то, что они не обеспечивают требуемых эксплуатационных свойств железобетонных конструкций. Расчетное сопротивление такого арматурного стержня по СНиП 2.03.01-84 относительно низкое R=365 Н/мм 2 и не отличается от принятого для горячекатаной стали класса А-Ш (А400). Поэтому использование такой арматуры в железобетонных конструкциях приводит к значительному расходу металла и не обеспечивает требуемых технологических и конструктивных показателей железобетонных конструкций.
Наиболее близким известным техническим решением является арматурный стержень с периодическим профилем внешней поверхности, выполненный из термомеханически упрочненной стали. Для изготовления стержней использована упрочненная сталь класса А500С с содержанием углерода 0,14-0,27% и пределом текучести 500-680 Н/мм2. При этом, наружный слой отпущенного мартенсита арматурного стержня выполнен толщиной, равной 0,05-0,20 приведенного диаметра стержня твердостью 23-30 HRC, а отношение временного сопротивления разрыву в к пределу
текучести т арматурного стержня равно 1,05-1,25 при относительном удлинении не менее 14% и удельной энергии разрушения не менее 36 Н/мм2.
Использование такой арматуры в железобетонных конструкциях также требует значительного расхода металла и не обеспечивает требуемых технологических и конструктивных показателей железобетонных конструкций, т.к недостаточно развитая внешняя поверхность стержней не позволяет обеспечить требуемое сцепление арматурного стержня с бетоном, трещиностойкость и деформативность железобетонных элементов, а значительная толщина сечения не позволяет обеспечить равномерные по сечению прочность и пластичность.
Технический результат, полученный от использования предлагаемого технического решения, выражается в снижении расхода арматурной стали и повышении жесткости и трещиностойкости железобетонных конструкций.
Заявленный технический результат достигается следующим образом.
Арматурный стержень периодического профиля выполняется из низкоуглеродистой стали с пределом текучести от 500 до 1000 Н/мм при относительным удлинении не менее 6%.
Стержень частично или целиком выполняется полым. В последнем случае он предпочтительно имеет форму трубы.
В поперечном сечении стержень может иметь форму круга, кольца, эллипса, квадрата, многоугольника или иную форму, а в продольном направлении он выполнен прямолинейным или криволинейным
Диаметр стержня может составлять до 160 мм, а толщина стенки полой части стержня от 1 до 40 мм.
Выполнение арматурного стержня из стали с такими свойствами, позволяет улучшить совместную работу арматуры с бетоном, т.к. наличие полости и увеличение диаметра предлагаемого стержня по сравнению с традиционным (круглого сплошного сечения) обеспечивает увеличение площади контакта поверхности арматурного стержня с бетоном и, соответственно, увеличение его сцепления с бетоном как за счет адгезии, так
и за счет периодичности профиля. Помимо этого, следует отметить, что в случае выполнения армирующего стержня полым с, по меньшей мере, одной открытой торцевой поверхностью, за счет проникновения бетона во внутреннюю полость стержня обеспечивается дополнительное увеличение усилия сцепления армирующего стержня с бетоном.
Были изготовлены и испытаны образцы предлагаемых полых арматурных стержней диаметром 15 и 20 мм. Выборочные результаты испытаний на растяжение представлены в таблице. Полученные данные свидетельствуют о технических преимуществах и эффективности полученных полых арматурных стержней с пределом текучести не менее 500 Н/мм2.
Таблица | ||||
Шифр образцов | Диаметр, мм | Предел текучести, т | Временное сопротивление, в | Относительное удлинение, % |
Н/мм2 | ||||
N3x | 15 | 609 | 701 | 8,6 |
N3x | 15 | 656 | 739 | 8,6 |
N4x | 15 | 775 | 856 | 7,8 |
N4x | 15 | 724 | 816 | 7,1 |
N5x | 15 | 597 | 688 | 8,6 |
N5x | 15 | 683 | 783 | 8,6 |
N1 | 20 | 523 | 645 | 20,0 |
N1 | 20 | 584 | 684 | 16,7 |
N3 | 20 | 495 | 598 | 20,0 |
1. Арматурный стержень с периодическим профилем внешней поверхности, выполненный из стали, отличающийся тем, что сталь имеет предел текучести от 500 до 1000 Н/мм2 при относительном удлинении не менее 6%, а стержень полностью или частично выполнен полым.
2. Арматурный стержень по п.1, отличающийся тем, что он предпочтительно имеет форму трубы.
3. Арматурный стержень по п.1 или 2, отличающийся тем, что в поперечном сечении он имеет форму кольца или квадрата или многоугольника.
4. Арматурный стержень по п.1 или 2, отличающийся тем, что в продольном направлении он выполнен прямолинейным или криволинейным.