Арматурный стержень периодического профиля

007826 Область техники Изобретение относится к арматурным элементам, предназначенным для армирования железобетонных конструкций. Предшествующий уровень техники Известен арматурный стержень периодического профиля, содержащий сердечник с поперечным сечением в форме эллипса и расположенными на его поверхности наклонными серповидными выступами,вершины которых ограничены окружностью диаметром, равным большой оси эллипса сечения сердечника; наклонные выступы ориентированы под углом 40-60 к продольной оси /1/. Недостатком данного решения является то, что эллипсность сердечника стержня усложняет производство гибочных операций, неизбежных при заготовке арматурных элементов железобетонных конструкций. Известен арматурный стержень, содержащий круглый сердечник, продольные выступы и наклонные поперечные выступы серповидной формы. Вершины всех серповидных выступов (точки их максимальной высоты относительно поверхности сердечника) лежат в одной осевой плоскости стержня, нормируемая удельная погонная площадь смятия, характеризующая прочность сцепления с бетоном, 0,056/2/. Известен арматурный стержень, содержащий продольные ребра и серповидные поперечные выступы, имеющие неодинаковую высоту в вершине /3/. Наиболее близким к изобретению является арматурный стержень периодического профиля с сердечником круглого сечения с продольными ребрами, или без них, и наклонными незамкнутыми серповидными поперечными выступами. Серповидные одинаковые по размеру выступы размещены с равным шагом, не пересекаются с продольными ребрами и охватывают сердечник по обе стороны от плоскости продольных ребер /4/. Отношение максимальной высоты серповидных выступов к их шагу вдоль оси стержня составляет для наиболее используемых диаметров 0,12-0,14, а вершины всех серповидных выступов располагаются в одной осевой плоскости сердечника, перпендикулярной плоскости продольных ребер. Недостатком известных решений профиля арматурного стержня является пониженная прочность сцепления с бетоном, что приводит к увеличению расхода арматуры в конструкции за счет удлинения зоны заанкеривания стержней в бетоне. Повышение прочности сцепления за счет увеличения высоты серповидных поперечных выступов ограничено технологическими возможностями процесса высокоскоростной горячей прокатки, общепринятого для производства стержневой арматуры. Кроме того, увеличение высоты поперечных выступов повышает раскалывающие усилия распора, возникающие в окружающем стержень бетоне. Раскрытие изобретения Техническая задача заключается в улучшении сцепления арматурного стержня периодического профиля с бетоном при сохранении уровня технологии производства арматуры. Поставленная задача решается таким образом, что в арматурном стержне периодического профиля с наклонными незамкнутыми серповидными поперечными выступами на поверхности, вершины смежных поперечных выступов размещены во взаимно перпендикулярных осевых плоскостях стержня. При этом угол охвата серповидным выступом стержня составляет 140-180, а отношение максимальной высоты поперечного выступа к шагу составляет 0,12-0,3, причем удельная погонная площадь поперечных выступов не менее 0,07. Предлагаемый арматурный стержень отличается тем, что имеет поперечные наклонные выступы профиля серповидной формы с углом охвата от 140 до 180. При этом вершины смежных серповидных выступов находятся не в одной осевой плоскости, а разведены на угол 90 по окружности стержня, что дает технический результат - повышенное сцепление с бетоном за счет более плотной компоновки зерен крупного заполнителя бетонной смеси вокруг сердечника арматурного стержня, а так же более равномерное распределение раскалывающих усилий распора, передаваемых на бетон в зоне анкеровки стержня, при этом удельная погонная площадь смятия поперечных выступов не менее 0,07 обеспечивает оптимальную прочность сцепления стержня с бетоном. Краткое описание чертежей На фиг. 1 представлен общий вид арматурного стержня; на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 схема распределения усилий распора, возникающих в зоне контакта стержня с бетоном при расположении вершин поперечных серповидных выступов периодического профиля в двух взаимно перпендикулярных осевых плоскостях стержня; на фиг. 4 - то же, что и на фиг. 3 при расположении вершин поперечных серповидных выступов периодического профиля в одной осевой плоскости стержня. Арматурный стержень имеет сердечник 1 круглого сечения диаметром d, продольные выступы(ребра) 2 и поперечные выступы 3, которые имеют серповидную форму с углом охвата =140-180 и размещены по длине стержня с шагом t. Максимальная высота поперечного серповидного выступаh=(d1-d)/2 определяется из соотношения h/t = 0,12-0,3. Варианты осуществления изобретения Общепринятой характеристикой оценки эффективности периодического профиля арматуры по сце-1 007826 плению с бетоном является величина удельной погонной площади смятия поперечных выступов:fr=Fсм/dн t,где Fсм - площадь смятия поперечных выступов периодического профиля, равная площади проекции выступа на нормальное сечение стержня, мм 2;dн - номинальный диаметр тела стержня, мм;t - шаг выступов периодического профиля, мм. Поскольку величина Fсм находится в прямой зависимости от высоты поперечного выступа h и угла охвата сердечника выступами периодического профиля , очевидно, что эффективность профиля стержня по прочности сцепления можно поднять увеличением параметров h ии/или уменьшением шага t. Увеличение h лимитируется возможностями технологии прокатки арматуры. Угол охвата сердечника поперечным выступом не может превышать 180, так как при прокатке стержень формируется в симметричной паре валков с канавками, соответствующими половине его сечения. Уменьшение шага поперечных выступов до значений менее 0,5dн ухудшает условия взаимодействия бетона с арматурой, так как препятствует внедрению зерен крупного заполнителя между выступами профиля при формировании бетонного окружения стержня. Усилия с арматуры на бетон в этом случае передаются не через зерна крупного заполнителя, являющиеся каркасом бетонного композита, а через более податливые шпонки цементно-песчаной матрицы. Разведение вершин соседних серповидных выступов в разные осевые плоскости стержня позволяет, уменьшив расстояние между соседними поперечными выступами t, увеличить отношение h/t до 0,3 и соответственно увеличить на 40-60% значение fr. Известно, что с увеличением fr до определенного предела прочность сцепления стержня периодического профиля с бетоном возрастает. Для профилей с отношением максимальной высоты поперечного выступа к шагу h/t=0,12-0,3 в качестве критического уровня fr, превышение которого не приводит к улучшению сцепления, принимается область значений 0,07-0,080 /5/. Кроме того, как видно из фиг. 3, 4, при расположении вершин поперечных серповидных выступов во взаимно перпендикулярных осевых плоскостях стержня распределение усилий распора более равномерно, чем когда вершины выступов лежат в одной осевой плоскости. Это позволяет избежать одноосность усилий распора и, следовательно, снизить вероятность раскалывания бетона конструкции в зонах передачи усилий с арматуры на бетон. Таким образом, предлагаемый арматурный стержень периодического профиля обладает геометрическими параметрами, улучшающими взаимодействие бетона с арматурой в готовой конструкции, отвечающими требованиям удобства гибочных операций при заготовке арматурных элементов, а также технологичности в массовом производстве способом высокоскоростной горячей прокатки. Промышленная применимость Партии арматуры с предлагаемым профилем диаметром 16 и 25 мм были прокатаны в промышленных условиях. Проведенные в соответствии с международными рекомендациями RC6 RILEM/CEB/FIP/6/ сравнительные испытания на вытягивание из бетона стержней диаметром 16 мм предлагаемого профиля с h/t=0,2 и fr=0,078 и стержней профиля по стандарту /2/ с h/t=0,12 и fr=0,057 показали, что прочность сцепления стержней предлагаемого профиля больше прочности сцепления стержней стандартного профиля на 18-20%. Источники информации: 1. Патент РФ 2035564, кл. Е 04 С 5/03, публ. БИ 14, 20.05.95. 2. ENV 10080:1995 D. 3. Заявка DT 2622524 А 1, кл. Е 04 С 5/03, 24.11.77. 4. ГОСТ 10884-94 (прототип). 5. Mayer, U. (2002), Zum Einfluss der Oberflachengestalt von Rippenstahlen auf das Trag - und Verformungsverhalten von Stahlbetonbauteilen, Dissertation, Universitat Stuttgart, Institut fur Werkstoffe im Bauwesen, IWB -Mitteilungen 2002/1. 6. RILEM/CEB/FIP Recommendations on reinforcement steel for reinforced concrete. RC 6 Bond test forreinforcement steel: 2. Pull-out test (Revised edition. May 1983). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Арматурный стержень периодического профиля с сердечником круглого сечения и наклонными серповидными поперечными выступами на поверхности, отличающийся тем, что наклонные серповидные поперечные выступы размещены на поверхности с углом охвата стержня 140-180, вершины смежных поперечных выступов размещены во взаимно перепендикулярных осевых плоскостях стержня, а отношение максимальной высоты поперчного выступа к шагу составляет 0,12-0,3. 2. Арматурный стержень по п.1, отличающийся тем, что удельная погонная площадь смятия поперечных выступов не менее 0,07.