АРМАТУРНОЕ ИЗДЕЛИЕ (ВАРИАНТЫ)
REINFORCEMENT UNIT (VERSIONS)

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве арматуры, размещаемой в массе бетона и/или других монолитных строительных материалах при изготовлении несущих конструкций, в частности, в качестве «жесткой» арматуры.
Известно, что «жесткую» арматуру в виде стальных прокатных уголков, швеллеров или двутавров используют в монолитных конструкциях высотных каркасных зданий, в тяжелонагруженных и большепролетных перекрытиях (книга «Железобетонные и каменные конструкции» под ред. проф. В.М.Бондаренко. М.: Высшая школа, 2007, с.97). Подобные конструкции имеют следующие недостатки:
- низкая адгезия (сцепление) бетона с гладким металлом;
- повышенный расход металла, т.к. прокатные уголки, швеллера или двутавры изготовлены из стали, которая по своим свойствам существенно уступает термомеханически упрочненной арматурной стали (арматурным стержням) классов A400C и A500C.
Известно арматурное изделие, содержащее продольный арматурный стержень, к участку которого приварена скоба, к другой стороне скобы приварен дополнительный продольный арматурный стержень (а.с. СССР №1698396; E04C 5/03; «Арматурный элемент»).
Недостатком известного арматурного изделия является невысокие несущая способность и жесткость армированных им железобетонных изделий.
Известно арматурное изделие, выполненное в виде соединенных в пакет металлических элементов (полос) с отверстиями (см. патент RU 9459 «Рабочая арматура»). Металлические элементы (полосы) совмещены между собой при укладке в пакет и соединены посредством сварки с одним или более фиксирующими элементами, размещенными с одной из наружных сторон вдоль отверстий просечки. Арматурное изделие обеспечивает возможность изготавливать арматуру любой конфигурации и профиля, обладающую низкой себестоимостью.
Недостатками известного арматурного изделия являются невысокие жесткость и несущая способность, ограниченная область использования и сложность конструкции.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является выбранное в качестве прототипа арматурное изделие, представляющее собой арматурный каркас в виде фермы с поясами и поперечной арматурой из гнутого зигзагообразного стержня, огибающего оба пояса (см. патент RU 2198272 «Арматурный каркас, способ его изготовления и устройство для формирования заготовки арматурного каркаса»). Поперечная арматура из гнутого зигзагообразного стержня выполнена в виде стоек и/или раскосов между нижним и верхним поясами фермы. Длина горизонтальных проекций раскосов изменяется от наименьшей вблизи опор до наибольшей в середине пролета.
Известный арматурный каркас обеспечивает сравнительно высокую несущую способность и жесткость конструкции.
Недостатками известного арматурного изделия (арматурного каркаса) являются:
- невысокие несущая способность и жесткость конструкции;
- ограниченная область использования.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно:
- увеличение жесткости и несущей способности арматурного изделия;
- расширение области применения;
- обеспечение гарантированной надежности работы арматурного изделия при любых видах нагрузок;
- упрощение конструкции.
Технический результат достигается тем, что в арматурном изделии, содержащем параллельные арматурные стержни, соединенные друг с другом сваркой на дискретных, равномерно распределенных по длине участках, согласно первому варианту выполнения арматурные стержни расположены в одной плоскости в ряд, в котором они плотно прижаты и жестко соединены между собой по длине прерывистыми фланговыми сварными швами, причем геометрические центры сварных швов находятся на отрезках прямых линий, расположенных под углами от 45 до 60 градусов к оси соединяемых арматурных стержней, образующих в результате сварки арматурную ферму.
Кроме того, арматурное изделие состоит из двух соединенных между собой прерывистыми сварными швами арматурных ферм, образующих в поперечном сечении арматурный уголок.
Кроме того, арматурное изделие состоит из двух соединенных между собой прерывистыми сварными швами арматурных ферм, образующих в поперечном сечении арматурный тавр.
Кроме того, арматурное изделие состоит из трех соединенных между собой прерывистыми сварными швами арматурных ферм, образующих в поперечном сечении арматурный двутавр.
Кроме того, арматурное изделие состоит из трех соединенных между собой прерывистыми сварными швами арматурных ферм, образующих в поперечном сечении арматурный швеллер.
Кроме того, арматурное изделие состоит из четырех соединенных между собой прерывистыми сварными швами арматурных ферм, образующих в поперечном сечении арматурную колонну.
Кроме того, арматурное изделие состоит из пяти соединенных между собой прерывистыми сварными швами арматурных ферм, образующих в поперечном сечении разомкнутый сверху четырехгранный прямоугольник, образуя проем для заливки бетона, и представляет собой на виде сбоку арматурную балку.
Кроме того, в арматурном изделии длина одного сварного шва может быть выбрана в пределах от одного до двух диаметров стержней.
Кроме того, в арматурном изделии толщина стенки изделия может быть равна диаметру стержня.
Технический результат достигается также тем, что в арматурном изделии, содержащем арматурные стержни, соединенные друг с другом сваркой на дискретных, равномерно распределенных по длине участках, согласно десятому варианту выполнения арматурные стержни изогнуты в кольца и расположены в одной плоскости в ряд концентрично друг другу, в котором они соединены между собой прерывистыми сварными швами, причем геометрические центры сварных швов находятся на отрезках прямых линий, расположенных под углами от 45 до 60 градусов к хордам, соединяющим центры соседних сварных швов на внутреннем или наружном арматурных кольцах, стержни образуют в плане арматурный диск.
Кроме того, в арматурном изделии длина одного сварного шва может быть выбрана в пределах от одного до двух диаметров стержней.
Кроме того, в арматурном изделии толщина стенки изделия может быть равна диаметру стержня.
Технический результат достигается также тем, что в арматурном изделии, содержащем арматурные стержни, соединенные друг с другом сваркой на дискретных, равномерно распределенных по длине участках, согласно тринадцатому варианту выполнения арматурные стержни изогнуты в полукольца и расположены в ряд концентрично друг другу, в котором они соединены между собой прерывистыми сварными швами, причем геометрические центры сварных швов находятся на отрезках прямых линий, расположенных под углами от 45 до 60 градусов к хордам, соединяющим центры соседних сварных швов на внутреннем или наружном арматурных полукольцах, стержни образуют в плане арматурную арку.
В арматурном изделии длина одного сварного шва может быть выбрана в пределах от одного до двух диаметров стержней.
В арматурном изделии толщина стенки изделия может быть равна диаметру стержня.
Предлагаемое арматурное изделие по первому варианту выполнения представляет собой арматурную ферму, которая может быть использована для создания составной детали из двух или более арматурных ферм с образованием изделий в соответствии с вторым-девятым вариантами, например арматурного уголка, арматурного тавра, арматурного двутавра, арматурного швеллера, арматурной колонны, арматурной балки.
Арматурное изделие по первому-девятому вариантам выполнения содержит расположенные в одной плоскости в ряд, прижатые между собой параллельные арматурные стержни, жестко соединенные друг с другом по длине сваркой на дискретных, т.е. прерывающихся, участках с образованием арматурной фермы или закладного каркаса (см.: http://slovari.yandex.ru/dict/brokminor/article/16/16711.html, Малый энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона. «Дискретный, лат. раздельный, прерывающийся»).
Выбор арматурных стержней в качестве металлических элементов для предлагаемого арматурного изделия определен требованиями жесткости, прочности, долговечности при одновременной улучшенной свариваемости и пластичности. Комплексу этих требований отвечает термомеханические и термически упрочненные стальные стержни арматуры периодического профиля диаметром 6-40 мм, предназначенные для строительства ответственных железобетонных конструкций в соответствии с ГОСТ 10884-8.1. Материалом арматурных стержней служит термомеханически упрочненная арматурная сталь классов A400C и A500C (A-III) по ТУ 14-1-5254-94. Параметры стержневой арматуры выбраны в соответствии с ГОСТ 5781-82.
Расположение арматурных стержней в ряд, в котором они соединены по длине между собой прерывистыми фланговыми сварными швами, обеспечивает жесткость конструкции, снижает трудоемкость выполнения сварного соединения стержней. Сварка может быть выполнена с использованием сварочной порошковой проволоки, или с использованием сварочных электродов для электродуговой сварки. Наиболее распространенный диаметр арматурных стержней составляет 16 мм, однако в зависимости от вида изделия может иметь диаметр от 6 до 40 мм, шаг стержней равен диаметру и высоте оребрения, число стержней в арматурной ферме выбирают в пределах от 2 и более в зависимости от вида армируемого железобетонного изделия.
Применение фланговых сварных швов обеспечивает высокую прочность сварных стыков, выполняемых по длине рабочей арматуры на ее дискретных, равномерно распределенных участках (см. книгу «Железобетонные и каменные конструкции» под ред. проф. В.М.Бондаренко. М.: Высшая школа, 2007, с.97 и рис.35 «Сварные стыки ненапрягаемой арматуры: вид (и) - сварные фланговые швы). В этом случае длину сварных швов выбирают в пределах от одного до двух диаметров стержней, так как при выборе длины сварных швов менее одного диаметра стержней снижается прочность сварного соединения под действием внешних нагрузок.
Выбор длины сварных швов более двух диаметров стержней нецелесообразен, так как сварка всегда ослабляет арматуру.
Расположение геометрических центров сварных швов на отрезках прямых линий, расположенных под углами от 45 до 60 градусов к арматурным стержням полученной в результате сварки арматурной фермы создает своего рода «раскосы», а так как арматурные стержни плотно прижаты друг к другу, то имеющиеся «стойки» обеспечивают жесткость и прочность арматурного изделия, т.е. отправочной марки (см. http://www.kzmk.kz/artiсles/16.htm, «Общие сведения об изготовлении металлоконструкций», 24.11.2008, «…обычно их принято называть отправочными марками…»).
Расположение геометрических центров сварных швов на отрезках прямой под углами от 45 до 60 градусов выбрано в результате анализа эффективности работы «раскосов», а также по технологическим соображениям. Известно, что при уменьшении угла раскоса менее 45 градусов эффективность работы раскоса резко ухудшается, поэтому угол «раскосов» предлагаемой арматурной фермы менее 45 градусов нецелесообразен. В наиболее тяжелонагруженных стальных конструкциях, содержащих раскосы, например железнодорожные мосты, угол раскосов составляет около 70 градусов, но в предлагаемой арматурной ферме «раскосы» созданы в результате применения сварных соединений, поэтому увеличение угла раскосов до предельного типового значения в данном изделии приведет к неоправданному увеличению сварочных работ.
Верхний предел угла «раскосов» арматурной фермы, равный 60 градусам, принят как максимальный, увеличение его не целесообразно.
Наиболее предпочтительными являются марки бетона 800 или 1000 для большепролетных и тяжелонагруженных железобетонных изделий, на которых может быть востребована предлагаемая арматурная ферма.
Предлагаемый первый вариант арматурного изделия: арматурная ферма проста по конструкции, обеспечивает гарантированную надежность работы бетонных и других монолитных строительных конструкций, повышает неизменяемость формы железобетонных строительных конструкций, позволяет конструировать из нее разнообразные конфигурации арматурных изделий, что расширяет область использования изделия.
Так например, выполнение арматурного изделия из двух соединенных между собой прерывистыми фланговыми сварными швами арматурных ферм, образующих в поперечном сечении уголок, позволяет формировать конструкцию арматурного уголка.
Выполнение арматурного изделия из двух соединенных между собой прерывистыми фланговыми сварными швами арматурных ферм, образующих в поперечном сечении тавр, позволяет формировать конструкцию арматурного тавра.
Выполнение арматурного изделия из трех соединенных между собой прерывистыми фланговыми сварными швами рядных арматурных ферм, образующих в поперечном сечении двутавр, позволяет формировать конструкцию арматурного двутавра. Двутавровая конструкция может использоваться для изготовления железобетонных балок, применяемых, например, для высотного домостроения с достаточной устойчивостью к ураганным ветрам.
Выполнение арматурного изделия из трех соединенных между собой прерывистыми фланговыми сварными швами арматурных ферм, образующих в поперечном сечении швеллер, позволяет формировать конструкцию арматурного швеллера.
Выполнение арматурного изделия из четырех соединенных между собой прерывистыми фланговыми сварными швами арматурных ферм, образующих в поперечном сечении прямоугольник, позволяет формировать конструкцию прямоугольной арматурной колонны.
Выполнение арматурного изделия из пяти соединенных между собой прерывистыми фланговыми сварными швами арматурных ферм, образующих в поперечном сечении разомкнутый сверху четырехгранный прямоугольник, образуя проем для заливки бетона, позволяет формировать конструкцию арматурной балки.
Арматурное изделие по десятому-двенадцатому вариантам выполнения содержит изогнутые в кольца и расположенные в ряд концентрично друг другу арматурные стержни, соединенные друг с другом сваркой на дискретных, т.е. прерывающихся участках с образованием арматурной фермы в форме диска.
Выполнение арматурного изделия по десятому-двенадцатому вариантам, в которых арматурные стержни изогнуты в кольца и расположены в ряд концентрично друг другу, позволяет формировать конструкцию арматурного каркаса в форме арматурного диска.
Соединение стержней между собой в арматурные кольца прерывистыми фланговыми сварными швами, геометрические центры которых находятся на отрезках прямых линий, расположенных под углами от 45 до 60 градусов к хордам, соединяющим центры соседних сварных швов на внутреннем или наружном арматурных кольцах, обеспечивает жесткость арматурной конструкции. Расположение арматурных стержней в ряд концентрично друг другу снижает трудоемкость выполнения сварного соединения изогнутых в кольца стержней. Сварка может быть выполнена с использованием сварочной порошковой проволоки, или с использованием сварочных электродов для электродуговой сварки. Длину одного флангового сварного шва выбирают в пределах от одного до двух диаметров изогнутого в кольцо арматурного стержня. Толщину стенки арматурного изделия выбирают равной диаметру изогнутого в кольцо стержня.
Арматурное изделие по тринадцатому-пятнадцатому вариантам выполнения содержит изогнутые в полукольца и расположенные в ряд концентрично друг другу арматурные стержни, соединенные друг с другом сваркой на дискретных, т.е. прерывающихся участках с образованием арматурной фермы в форме арки.
Выполнение арматурного изделия по тринадцатому-пятнадцатому вариантам, в которых арматурные стержни изогнуты в полукольца и расположены в ряд концентрично друг другу, позволяет формировать конструкцию арматурной арки.
Соединение стержней между собой в арматурную арку прерывистыми фланговыми сварными швами, причем геометрические центры сварных швов находятся на отрезках прямых линий, расположенных под углами от 45 до 60 градусов к хордам, соединяющим центры соседних сварных швов на внутреннем или наружном арматурных полукольцах, обеспечивает жесткость конструкции арматурной арки. Сварка может быть выполнена с использованием сварочной порошковой проволоки, или с использованием сварочных электродов для электродуговой сварки.
Длину одного флангового сварного шва выбирают в пределах от одного до двух диаметров изогнутого в полукольцо стержня. Толщину стенки арматурного изделия выбирают равной диаметру изогнутого в полукольцо стержня.
Сущность предложенного изобретения поясняется рисунками.
На рис.1 изображен главный вид арматурного изделия по первому варианту: арматурная ферма.
На рис.2 показан вид сверху арматурного изделия по первому варианту: арматурная ферма.
На рис.3 показан вид сбоку арматурного изделия по первому варианту арматурная ферма.
На рис.4 изображен главный вид арматурного изделия: арматурный уголок.
На рис.5 показан вид сверху арматурного изделия: арматурный уголок.
На рис.6 показан вид сбоку арматурного изделия: арматурный уголок.
На рис.7 изображен главный вид арматурного изделия: арматурный тавр.
На рис.8 показан вид сверху арматурного изделия: арматурный тавр.
На рис.9 показан вид сбоку арматурного изделия: арматурный тавр.
На рис.10 изображен главный вид арматурного изделия: арматурный двутавр.
На рис.11 показан вид сверху арматурного изделия: арматурный двутавр.
На рис.12 показан вид сбоку арматурного изделия: арматурный двутавр.
На рис.13 изображен главный вид арматурного изделия: арматурный швеллер.
На рис.14 показан вид сверху арматурного изделия: арматурный швеллер.
На рис.15 показан вид сбоку арматурного изделия: арматурный швеллер.
На рис.16 изображен главный вид арматурного изделия: прямоугольная арматурная колонна.
На рис.17 показан вид сверху арматурного изделия: арматурная колонна.
На рис.18 показан вид сбоку арматурного изделия: арматурная колонна.
На рис.19 изображен главный вид арматурного изделия: разомкнутая прямоугольная арматурная колонна или арматурная балка.
На рис.20 показан вид сверху арматурного изделия: разомкнутая прямоугольная арматурная колонна или арматурная балка.
На рис.21 показан вид сбоку арматурного изделия: разомкнутая прямоугольная арматурная колонна или арматурная балка.
На рис.22 изображен главный вид арматурного изделия: арматурный диск.
На рис.23 изображен вид сверху арматурного изделия: арматурный диск.
На рис.24 изображен вид сбоку арматурного изделия: арматурный диск.
На рис.25 изображен главный вид арматурного изделия: арматурная арка.
На рис.26 показан вид сверху арматурного изделия: арматурная арка.
На рис.27 изображен вид сбоку арматурного изделия: арматурная арка.
Арматурное изделие по первому варианту содержит параллельные арматурные стержни 1, расположенные в одной плоскости в ряд 2, в котором они плотно прижаты между собой, и жестко соединенные друг с другом по длине прерывистыми фланговыми сварными швами 3 на дискретных, равномерно распределенных по длине стержня 1 участках. Геометрические центры сварных швов 3 находятся на отрезках прямых линий 4, расположенных под углами от 45 до 60 градусов к стержням 1. В результате сварки получена арматурная ферма 5 (рис.1-3).
Арматурное изделие по второму варианту состоит из двух соединенных между собой прерывистыми фланговыми сварными швами арматурных ферм 5, образующих в поперечном сечении уголок (рис.4-6), и представляет собой конструкцию арматурного уголка.
Арматурное изделие по третьему варианту состоит из двух соединенных между собой прерывистыми фланговыми сварными швами арматурных ферм 5, образующих в поперечном сечении тавр (рис.7-9), и представляет собой конструкцию арматурного тавра.
Арматурное изделие по четвертому варианту состоит из трех соединенных между собой прерывистыми фланговыми сварными швами арматурных ферм 5, образующих в поперечном сечении двутавр (рис.10-12), и представляет собой конструкцию арматурного двутавра.
Арматурное изделие по пятому варианту состоит из трех соединенных между собой прерывистыми фланговыми сварными швами арматурных ферм 5, образующих в поперечном сечении швеллер (рис.13-15), и представляет собой конструкцию арматурного швеллера.
Арматурное изделие по шестому варианту состоит из четырех соединенных между собой прерывистыми фланговыми сварными швами арматурных ферм 5, образующих в поперечном сечении прямоугольник (рис.16-18), и представляет собой конструкцию арматурной прямоугольной колонны.
Арматурное изделие по седьмому варианту состоит из пяти соединенных между собой прерывистыми фланговыми сварными швами арматурных ферм 5, образующих в поперечном сечении разомкнутый сверху четырехгранный прямоугольник, образуя проем для заливки бетона (рис.19-21), и представляет собой на виде сбоку арматурную балку.
Арматурное изделие по десятому варианту содержит арматурные стержни 1, изогнутые в кольца 6 и расположенные в ряд 2 концентрично друг другу. В ряду 2 они соединены между собой прерывистыми фланговыми сварными швами 3 на дискретных, равномерно распределенных по длине изогнутых в кольца стержней 1 участках. Геометрические центры сварных швов 3 находятся на отрезках прямых линий 4, расположенных под углами от 45 до 60 градусов к хордам, соединяющим центры соседних сварных швов 3 на внутреннем или наружном арматурных кольцах 6. Арматурное изделие в результате сварки изогнутых в кольца стержней 1 образует ферму в форме диска. Арматурное изделие представляет собой конструкцию арматурного диска.
Арматурное изделие по тринадцатому варианту содержит арматурные стержни 1, изогнутые в полукольца 7 и расположенные в ряд 2 концентрично друг другу. В ряду 2 они соединены между собой прерывистыми фланговыми сварными швами 3 на дискретных, равномерно распределенных по длине изогнутых в полукольца стержней 1 участках. Геометрические центры сварных швов 3 находятся на отрезках прямых линий 4, расположенных под углами от 45 до 60 градусов к хордам, соединяющим центры соседних сварных швов 3 на внутреннем или наружном арматурных полукольцах 7. Арматурное изделие представляет собой конструкцию арматурной арки.