Арматурный каркас

Область техники
Полезная модель относится к области строительства, а именно к арматурным каркасам для железобетонных и иных конструкций.
Уровень техники
Из уровня техники известны следующие способы соединения арматурных стержней при изготовлении арматурных изделий:
- способом дуговой или контактной электросварки;
- на скрутках вязальной проволокой вручную или с применением вязальных пистолетов;
- скобами с помощью степлеров;
- с применением элементов-фиксаторов.
Недостатками указанных способов являются:
- большая трудоемкость работ, вызванная необходимостью фиксации каждого соединения вручную;
- наличие дорогостоящего сварочного оборудования и вязальных пистолетов;
- необходимость использования расходных материалов – электродов, вязальной проволоки, соединительных элементов;
- необходимость применения специальной оснастки для точного позиционирования арматуры и арматурных изделий при их соединении.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является арматурный каркас, содержащий арматурные элементы, соединенные посредством обжатия одного стержня вокруг другого по окружности (см., например, патент РФ RU2121046, 27.10.1998, публикацию международной заявки WO9212303, 23.07.1992, патенты Великобритании GB766259, 16.01.1957,  GB1051215, 14.12.1966, заявку Германии DE2434079, 05.02.1976).
Однако с технологической точки зрения гибка стержня по окружности является сложным процессом даже при использовании станков ЧПУ с 3D головками. В частности, при гибке стержня способом обкатки ролик обкатывает стержень вокруг гибочного инструмента, и с тем радиусом, который имеет гибочный инструмент. Поэтому для гибки арматуры по другому радиусу возникает необходимость замены гибочного инструмента, что связано с остановкой работы оборудования для переналадки.
Более универсальным способом гибки является проталкивание, при котором стержень подается вперед, а обкатывающий ролик задает степень деформации на гибочном инструменте, в результате получается тот или иной радиус изгиба. Однако гибка способом проталкивания не позволяет формировать радиус изгиба менее пяти диаметров стержня, что создает дополнительные технологические трудности.
Раскрытие сущности полезной модели
Задачей заявленной полезной модели является устранение недостатков аналогов и разработка простой в изготовлении и сборке конструкции арматурного каркаса.
Технический результат полезной модели заключается в снижении трудоемкости изготовления арматурного каркаса при сохранении его прочностных характеристик.
Указанный технический результат достигается за счет того, что арматурный каркас содержит соединенные между собой арматурные элементы, при этом первый арматурный элемент обхватывает второй арматурный элемент, и в зоне обхвата фрагмент первого арматурного элемента изогнут в форме незамкнутого многоугольника с открытым сектором, ширина которого меньше диаметра второго арматурного элемента.
Кроме того, согласно частным вариантам реализации полезной модели:
- ширина открытого сектора первого арматурного элемента и диаметр второго арматурного элемента обеспечивают возможность продвижения второго арматурного элемента через открытый сектор во внутренний контур изогнутого фрагмента первого арматурного элемента,
- фрагмент первого арматурного элемента может быть изогнут в форме незамкнутого треугольника или четырехугольника.
- второй арматурный элемент может представлять собой арматурный стержень, а первый арматурный элемент – соединительный элемент каркаса.
- первый арматурный элемент сам выполнен изогнутым (а не только его фрагменты в зоне обхвата),
- каркас может быть выполнен плоским или объемным.
В отличие от ближайшего аналога в заявленном арматурном каркасе арматурные элементы соединены с формированием зоны обхвата одного элемента другим в форме незамкнутого многоугольника (треугольника, четырёхугольника и т.д.), что является более универсальным и технически легко выполнимым при гибке стержней, в частности, способом обкатки. При этом такой арматурный каркас в готовой железобетонной конструкции по прочностным характеристикам не уступает ближайшему аналогу, а также применяемым в производстве сварным каркасам. Кроме того, нет необходимости в замене оборудования при гибке узлов соединения для обжатия арматурных стержней различных диаметров. Таким образом, предложенная конструкция позволяет снизить трудоемкость изготовления и сборки каркаса при сохранении его прочностных характеристик.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется фигурами, где:
на фигуре 1 показан один вариант конструкции узла соединения арматурных стержней каркаса;
на фигуре 2 показан один вариант конструкции узла соединения арматурных стержней каркаса;
на фигуре 3 показан арматурный каркас из двух соединенных стержней,
на фигуре 4 показан арматурный каркаса из трех соединенных стержней;
на фигуре 5 показан один вариант арматурного каркаса из четырех соединенных стержней;
на фигуре 6 показан второй вариант арматурного каркаса из четырех соединенных стержней;
на фигуре 7 показан вариант соединения закладной детали с арматурными стержнями,
на фигуре 8 показан вариант соединения анкерного болта с арматурными стержнями,
на фигуре 9 показан вид сбоку арматурного каркаса с соединительным V-образным элементом,
на фигуре 10 показан объемный вид арматурного каркаса с соединительным V-образным элементом,
на фигуре 11 показан арматурный каркас, в котором арматурные стержни находятся в двух разных плоскостях,
на фигуре 12 показан арматурный каркас с соединительным элементом в виде скрепки-фиксатора,
на фигуре 13 показан разрез А-А фигуры 12,
на фигуре 14 показан разрез Б-Б фигуры 12.
Элементы на чертеже обозначены следующими позициями:
1 – первый арматурный элемент (соединительный элемент),
2 – второй арматурный элемент (арматурный стержень),
3 – изогнутый фрагмент первого арматурного элемента,
4 – открытый сектор первого арматурного элемента,
5 – арматурный каркас,
6 – закладная деталь,
7 – пластина закладной детали,
8 – анкерный болт.
Осуществление полезной модели
Заявленный каркас включает по меньшей мере два арматурных элемента (1) и (2) круглого сечения, соединенных между собой таким образом, что первый элемент (1) обхватывает второй элемент (2). Под арматурным элементом в рамках данной заявки понимается прямолинейный или криволинейный элемент арматурного каркаса, выполненный из стержня («стержневой» элемент). В зоне обхвата фрагмент (3) первого элемента (1) изогнут в форме незамкнутого многоугольника. Наиболее предпочтительными формами изгиба фрагмента (3) первого элемента (1) являются незамкнутый треугольник (фиг. 1) и четырехугольник (фиг. 2). При этом фрагмент (3) имеет открытый сектор (4), ширина (С) которого меньше диаметра (D) второго арматурного элемента. Это необходимо с целью обеспечения надежной фиксации элементов. Предпочтительно, чтобы ширина (С) открытого сектора и диаметр (D) второго элемента обеспечивали возможность продвижения второго арматурного элемента (2) через открытый сектор (4) во внутренний контур изогнутого фрагмента (3) первого арматурного элемента (1).
Гибку арматурных элементов осуществляют, предпочтительно, путем обкатки.
Далее описаны возможные варианты реализации полезной модели
На фиг. 1 показан узел соединения двух арматурных элементов в виде арматурного стержня и соединительного элемента. Арматурный стержень (второй арматурный элемент - 2) обжимается фрагментом (3) соединительного арматурного элемента (первый арматурный элемент 1). Указанный фрагмент (3), образующий зону обхвата, изогнут в форме треугольника, на вершине которого имеется открытый сектор (4). Ширина (С) сектора (4) несколько меньше диаметра (D) арматурного стержня (2). При этом имеется возможность продвинуть арматурный стержень (2) через открытый сектор (4) во внутренний контур фрагмента (3) соединительного элемента (1), тем самым соединив арматурные элементы  (1,2).
На фиг. 2 показан аналогичный разрез узла соединения, при этом фрагмент (3) имеет четырехугольную форму, и в одной из вершин указанного четырехугольника выполнен открытый сектор (4).
На фиг. 3 показан поперечный разрез плоского арматурного каркаса (5), состоящего из двух арматурных стержней (вторые арматурные элементы 2) и соединительного элемента (первый арматурный элемент 1).
На фиг. 4 показан поперечный разрез арматурного каркаса в виде треугольника 9 состоящего из трех арматурных стержней (2) и соединительных элементов (1), соединительные фрагменты (3) которых изогнуты в форме треугольников.
На фиг. 5 показан поперечный разрез арматурного каркаса (5) с четырьмя арматурными стержнями (2) и соединительными элементами (1), изогнутыми внутрь каркаса в форме четырехугольника.
На фиг. 6 показан поперечный разрез арматурного каркаса (5) с четырьмя арматурными стержнями (2) и соединительными элементами (1), изогнутыми наружу каркаса в форме четырехугольника.
Соединение арматурных стержней (2) и соединительного элемента (1) осуществляется во внутреннем контуре соединительного элемента способом продвижения арматурных стержней (2) в открытые сектора (4) в направлении от центра прямоугольного соединительного элемента (1) к его углам.
Многогранные арматурные каркасы могут быть выполнены с любым количеством граней и любым количеством арматуры на каждой грани каркаса.
На фиг. 7 показан поперечный разрез соединения закладной детали (6) с арматурными стержнями (2). Закладная деталь (6) состоит из пластины (7), выполненной, например, из стали, и соединительных элементов (1), приваренных к пластине (7). В местах соединения закладной детали (6) с арматурными стержнями (2) соединительные элементы (1) имеют фрагменты (3), изогнутые в форме треугольника с открытым сектором. Соединение закладной детали (6) с арматурными стержнями (2) происходит способом обжатия арматурных стержней фрагментами (3) соединительного элемента (1).
На фиг. 8 показан поперечный разрез соединения анкерного болта (8) с арматурными стержнями (2). Соединительный элемент (1) приварен к анкерному болту (8).
На фиг. 9 и 10 показан плоский арматурный каркас (5), состоящий из двух арматурных стержней (2) и соединительного элемента (1), имеющего V-образную форму. Применение соединительных элементов такой формы повышает жесткость арматурного каркаса.
На фиг. 11а показан поперечный разрез арматурного каркаса, состоящего из арматурных стержней (2) и соединенного элемента (1). При этом арматурные стержни (2) находятся в двух разных плоскостях арматурного каркаса. Верхние и нижние плоскости арматурного каркаса параллельны между собой. Соединительный элемент (1) имеет вид плоской непрерывной W-образной арматурной трассы. Верхний и нижний изогнутые фрагменты (3) гребня волн соединительного элемента (1) имеют вид треугольника с открытым сектором на вершине. Соединение арматурных стержней (2) происходит способом их продвижения в открытые сектора (4) фрагментов (3).
На фиг. 11б показан аналогичный вариант соединения, при этом открытые сектора (4) в верхних и нижних изгибах гребней волн соединительного элемента (1) направлены в одну сторону, что повышает удобство сборки.
На фиг. 12-14 показан каркас с соединительным элементом (1) в виде скрепки-фиксатора. Верхние фрагменты (3) изогнутые в форме треугольника фиксируют верхний арматурный стержень (2). Далее соединительный элемент изгибается вниз на 180° с обеих сторон, находясь в плоскости фрагментов (3), в направлении нижнего арматурного стержня (2). Не доходя до него, соединительный элемент (1) формирует изгибы, направленные к продольной оси нижнего арматурного стержня (2). Опускаясь ниже, соединительный элемент охватывает нижними треугольными изгибами нижний арматурный стержень. Процесс соединения арматурных стержней в этом случае происходит следующим образом: нижний арматурный стержень (2) продвигается в открытые сектора нижних изгибов и фиксируется с обеих сторон; после этого верхний арматурный стержень продвигается в открытые сектора верхних изгибов.
Представленные примеры реализации конструкции приведены с целью иллюстрации возможных вариантов воплощения полезной модели, которые, тем не менее, не ограничены указанными в описании сведениями.