АРМАТУРНЫЙ СТЕРЖЕНЬ

Полезная модель относится к области строительства, в частности к арматурным элементам, используемым при армировании железобетонных конструкций.
Возрастающие объемы монолитного строительства вызывают необходимость перехода на более надежные и скоростные технологии возведения зданий и сооружений. При проектировании и возведении высотных зданий и сооружений из монолитного железобетона возникает проблема быстрого и качественного соединения арматурных стержней, так как длина поставляемой на стройплощадку арматуры ограничена условиями транспортировки. Главное условие качественного соединения арматуры, это равнопрочность соединения с соединяемым арматурным стержнем при проверке на прочность и выносливость.
В настоящее время для соединения арматурных стержней традиционно применяются в основном два вида соединений - сварные и внахлестку без сварки. Однако применение сварных соединений связано с большой стоимостью электроэнергии, привлечением высококвалифицированных сварщиков и сложным контролем качества. Более простым является соединение внахлестку без сварки, но и оно приводит к перерасходу арматуры за счет нахлеста стержней, необходимости установки дополнительной поперечной арматуры в зоне нахлестки, затруднению бетонных работ в густоармированных конструкциях.
Вышеперечисленные недостатки указывают на целесообразность применения механических резьбовых соединений, которое исключает эти недостатки, так как резьбовые механические соединения не требуют наличия специализированного оборудования и привлечения высококвалифицированного персонала. При этом значительно сокращаются расход арматуры и время на устройство стыка. В связи с этим использованию резьбовых механических соединений уделяется повышенное внимание.
Известен арматурный стержень «Лентон», выполненный из стали, у которого, по крайней мере, на один из концов нанесена резьба с углом конусности от 2 до 6° и углом профиля резьбы от 50 до 60°, при этом ось профиля резьбы перпендикулярна оси стержня. (патент РФ на полезную модель № 87729, МПК E04C 5/18, публ. 20.10.2009).
Недостатком известного устройства являются наличие метрической резьбы с увеличенным углом профиля и отсутствием радиусов закругления вершин и впадин профиля, являющимися концентраторами напряжений и, следовательно, увеличивающими усталость металла, что приводит к разрыву соединения и разрушению всей конструкции. Острые кромки профиля метрической резьбы легко подвержены повреждению и загрязнению в процессе монтажа или транспортировки. Кроме того, указанный угол конусности не достаточен для существенного увеличения длины резьбы, соответственно, конструкция характеризуется пониженной прочностью и долговечностью.
Задачей полезной модели является создание арматурного стержня, обеспечивающего высокую прочность и долговечность резьбового соединения при низких затратах на его изготовление.
Техническими результатами, достигаемыми при осуществлении полезной модели, являются повышение стойкости резьбы к повреждению и загрязнению во время транспортировки или монтажа арматурных стержней, увеличение длины резьбы и площади контакта резьбы в соединении, отсутствие усталостных напряжений в материале стержня.
Для достижения указанного технического результата арматурный стержень, выполненный с резьбой, по меньшей мере, на одном из его концов, согласно полезной модели резьба выполнена с углом конусности от 6,5 до 7° и углом профиля резьбы от 25 до 45°, а впадины и вершины профиля резьбы, перпендикулярного оси стержня, выполнены с радиусом закруглений от 0,5 до 5,0 мм. При этом шаг резьбы составляет от 1 до 5 мм.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Нанесение на конец арматурного стержня резьбы с углом конусности, составляющим 6,5-7°, способствует существенному увеличению длины резьбы и, в тоже время, сокращению времени монтажа арматурного стержня. Угол конусности менее 6,5° не позволяет получить прирост длины резьбы, и, как следствие, отсутствует увеличение прочности соединения. Угол конусности свыше 7° вызывает сложность в изготовлении резьбы, что соответственно увеличивает себестоимость изделия.
Угол профиля резьбы от 25 до 45° обеспечивает оптимальное соотношение: площадь контакта/большие радиусы. Наиболее оптимальным для обеспечения заявленного технического результата является угол 30°. Угол профиля резьбы менее 25° повышает степень загрязнения впадины резьбы, в результате чего не обеспечивается плотное прилегание профиля резьбы к резьбе втулки, что негативно отражается на надежности соединения. При угле профиля резьбы более 45° на вершине резьбы не обеспечиваются требуемые радиусы закруглений. Следовательно, резьба подвержена значительным механическим повреждениям при транспортировке и монтаже. Кроме того, значительно снижается площадь контакта профиля резьбы, например, с втулкой.
Перпендикулярное расположение оси профиля резьбы относительно оси стержня повышает площадь контакта резьбы с металлом стержня, что снижает ослабление резьбового соединения в процессе эксплуатации.
Впадины и вершины профиля резьбы выполнены с радиусом закруглений от 0,5 до 5,0 мм, что исключает наличие острых углов в профиле резьбы и, следовательно, наличие усталостных концентраторов напряжений в стержне. При этом увеличивается площадь контакта резьбы в соединении, что снижает ослабление резьбового соединения в процессе эксплуатации. Таким образом, повышается степень долговечности и надежности соединения.
Для обеспечения высокой прочности соединения шаг резьбы стержня выполнен от 1 до 5 мм. Резьба может быть нанесена различными способами, например такими, как давление, накатка или нарезание на станке.
На рисунке показан профиль конической резьбы стержня в разрезе. Угол α - угол конусности резьбы, угол β - угол профиля резьбы, радиус R - радиус закругления впадин и вершин профиля резьбы.
Заявляемый арматурный стержень возможно использовать в любой области строительства. В этом случае существенно уменьшается себестоимость строительства, увеличивается скорость сборки арматурных соединений, снижаются риски, связанные с недостаточной квалификацией персонала. Применение предлагаемых арматурных стержней в железобетонных конструкциях позволяет повысить их надежность и долговечность.
Предлагаемое решение соответствует критерию «новизна», т.к. не выявлены технические решения с предложенной совокупностью признаков, а также критерию «промышленная применимость», т.к результаты опытной проверки показали положительный результат.