СПОСОБ ЗАКРЕПЛЕНИЯ АНКЕРНОГО УСТРОЙСТВА НА КАНАТНОЙ АРМАТУРЕ Российский патент 1998 года по МПК E04C5/12 

Изобретение относится к области строительства и предназначено для закрепления преднапряженной канатной арматуры при изготовлении и монтаже строительных конструкций.

Известен способ образования на канатной арматуре анкерного устройства, содержащего на конце арматуры опрессованную гильзу [1]. Это устройство не обеспечивает надежного закрепления арматуры из-за возможного проскальзывания ее в гильзе и требует для повышенного запаса прочности значительного перерасхода металла.

Известен способ закрепления на канатной арматуре анкерного устройства, состоящего из опрессованной на конце канатной арматуры гильзы, внутри которой между проволоками каната установлены вкладыши в виде стержней, ориентированных с чередованием их расположения по длине гильзы во взаимно перпендикулярных направлениях [2]. Анкер такого типа предназначен только для гибких канатов, и его невозможно использовать для жестких канатов.

Известен способ образования на канатной арматуре анкерного устройства, содержащего на конце канатной арматуры опрессованную гильзу, снабженную прокладкой из пучка проволок, изогнутых по направлению свивки проволок каната и уложенных между проволоками каната [3]. Известное анкерное устройство можно закреплять только на концах арматурного каната из-за конструкции прокладки гильзы, требующей использования гильзы значительных габаритов, многодельности и трудоемкости ее закрепления.

Наиболее близким к изобретению является способ закрепления анкерного устройства на канатной арматуре, включающий установку анкерной гильзы на участке арматуры и опрессовку по всей длине гильзы. Предварительно на канатную арматуру надевают спиральную фиксированную деталь (пружину), выполненную из крученой металлической проволоки треугольного или прямоугольного сечения, твердости большей, чем твердость арматуры. При опрессовке пружина, обжимаясь с гильзой, острыми кромками проникает в канатную арматуру и гильзу, выполняя роль шпонки, что обеспечивает сцепление гильзы с канатной арматурой [4]. Недостатком известного способа является наличие дополнительной операции установки фиксирующей детали и трудоемкость ее изготовления.

Техническая задача заключается в упрощении способа и снижении его трудоемкости за счет исключения фиксирующих деталей и уменьшения габаритных размеров гильзы.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе закрепления анкерного устройства на канатной арматуре, включающем установку анкерной гильзы на участке арматуры и опрессовку по всей длине гильзы, согласно изобретению, перед установкой гильзы на участке канатной арматуры в зоне опрессовки образуют углубления арматуры с суммарной площадью поверхности углублений, определяемой по формуле
F = (7,0-14,0)F_ар - (0,2-0,4)πdl,
где F - суммарная площадь поверхности углубления;
F_ар - площадь сечения канатной арматуры;
d - диаметр канатной арматуры;
l - длина гильзы, при этом углубления располагают в зоне опрессовки так, что при приложении усилия натяжения сопротивление разрыву арматуры в зоне опрессовки не превышает временного сопротивления разрыва канатной арматуры. При этом на участке арматуры в зоне опрессовки образуют одно углубление. Или на участке арматуры в зоне опрессовки по всей длине образуют несколько углублений с уменьшением высоты сечения углубления в направлении приложения усилия натяжения. Или на участке арматуры в зоне опрессовки по всей длине образуют несколько углублений равной высоты сечения с последующим уменьшением его в направлении усилия натяжения. Или на участке арматуры длиной меньшей длины гильзы в зоне опрессовки образуют несколько углублений равной высоты сечения.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что перед установкой гильзы в зоне опрессовки на участке арматуры образуют углубления по окружности арматуры с суммарной площадью поверхности углублений, определяемой по формуле
F = (7,0-14,0)F_ар - (0,2-0,4)πdl,
при этом углубления располагают на участке арматуры в зоне опрессовки так, что при приложении усилия натяжения сопротивление разрыву арматуры в зоне опрессовки не превышает временного разрыва канатной арматуры. Образование углублений на участке арматуры в зоне опрессовки обеспечивает возможность надежного сцепления гильзы с канатной арматурой. В результате пластической деформации гильзы в процессе опрессовки материал гильзы проникает в образованные на арматуре углубления, при этом образуется шпоночное соединение.

При натяжении арматуры сопротивление сдвига гильзы относительно арматуры равно силам сопротивления трения шпонок, действующим по поверхности арматуры в направлении противоположном действию силы натяжения арматуры. Из условия равновесия сил площадь поверхности углублений, необходимая для обеспечения надежного сцепления анкерной гильзы по ее длине, равна
F = (7,0-14,0)F_ар - (0,2-0,4)πdl,
при этом коэффициенты определены эмпирическим путем из расчета напряженного состояния арматуры и гильзы в зоне опрессовки и зависят от класса арматуры, материала гильзы и диапазона их механических характеристик.

Предлагаемая формула определения площади поверхности углублений дает возможность обеспечить при минимальной длине гильзы надежное сцепление арматуры с анкерным устройством. При этом высота сечения углубления в зоне опрессовки в каждом ее сечении не должна превышать оптимальной величины, обеспечивающей условие: при приложении усилия натяжения сопротивление разрыву арматуры в зоне опрессовки не превышает временного сопротивления разрыва канатной арматуры.

Причем углубления могут иметь различную конфигурацию и расположение. Углубление может быть одно в зоне опрессовки, несколько - равного сечения или с уменьшением высоты сечения углубления в направлении приложения усилия натяжения, или комбинировано, поскольку в зоне опрессовки напряжение в арматуре меняется.

Способ поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено анкерное устройство на канатной арматуре в процессе опрессовки (продольный разрез); фиг.2 - сечение А-А фиг.1; фиг.3 - канатная арматура с одним углублением в зоне опрессовки; фиг. 4 - канатная арматура в несколькими углублениями по всей длине зоны опрессовки с уменьшением высоты сечения углубления; фиг.5 - канатная арматура с несколькими углублениями по всей длине зоны опрессовки с одной стороны равной высоты сечения углубления, с другой 0 с уменьшением высоты сечения; фиг.6 - канатная арматура с несколькими углублениями равной высоты сечения.

Анкерное устройство состоит из гильзы 1, закрепленной на канатной арматуре 2. Длина l зоны опрессовки канатной арматуры 2 равна длине гильзы 1. На поверхности участка l канатной арматуры 2 предварительно образуют по окружности арматуры углубления 3, затем на участок l канатной арматуры 2 устанавливают гильзу 1 и производят опрессовку в продольном направлении путем прохождения ее через матрицу 4 опрессовочного устройства (на чертеже не показано), при этом материал гильзы переходит в пластическое состояние и заполняет углубления 3 на арматуре 2, образуя шпоночное соединение. Опрессовку можно производить и в поперечном направлении, обжимая гильзу с установленной в ней арматурой в штампах.

Расположение углублений на арматуре, их количество, геометрические размеры, шаг определяют с учетом получения оптимального сцепления гильзы с арматурой при ее допустимых минимальных размерах по длине и диаметру гильзы. Предварительно определяют суммарную площадь поверхности углублений по формуле
F = (7,0-14,0)F_ар - (0,2-0,4)πdl,
площадь сечения канатной арматуры и диаметр канатной арматуры определяют по ГОСТ 13840-68, длину гильзы задают конструктивно в зависимости от условий эксплуатации. После чего определяют размеры углубления (ширину и длину) и высоту сечения из условия равенства сопротивления разрыва арматурного каната в зоне опрессовки (σ_опр.ар) и временного сопротивления разрыва арматурного каната (σ_в.ар), определяемого по ГОСТу. При этом высота сечения углублений по длине зоны опрессовки может меняться от 0 до 1/2 диаметра канатной арматуры в направлении, противоположном приложению усилия натяжения (P). Таким образом, наиболее опасная зона разрыва в зоне опрессовки со стороны приложения усилия натяжения, поэтому высота сечения углубления в этой зоне минимальная.

При варианте 1 (фиг.3) углубления располагают на расстоянии от границы зоны опрессовки со стороны приложения усилия натяжения, рассчитываемого из обеспечения условия равенства σ_опр.ар = σ_в.ар при заданной высоте сечения углубления.

При варианте 2 (фиг.4) углубления располагают по всей длине зоны опрессовки, увеличивая высоту сечения углублений в противоположную сторону приложения усилия натяжения с обеспечением того же условия.

Вариант 3 (фиг.5) представлен как разновидность расположения углублений варианта 2 с равной высотой сечения углублений с последующим уменьшением его в направлении приложении усилия натяжения с обеспечением условия варианта 1.

При варианте 4 (фиг.6) углубления располагают на участке арматуры в зоне опрессовки с равной высотой сечения и соблюдения условия варианта 1.

Пример. На канатной арматуре K-7 диаметром d=1,5 см и площадью сечения F_ар =1,39 см необходимо закрепить анкерное устройство - гильзу длиной l=7 см из Ст. 3сп с образованием одного углубления в зоне опрессовки. Наружная поверхность канатной арматуры K-7 образуется из шести проволок. На каждой из них образуют одно углубление. Суммарная площадь поверхности углублений
F = 8,9F_ар - 0,25πdl = 4,13см².
Площадь поверхности углубления на каждой проволоке - 0,688 см². Высоту сечения углублений задаем 1 мм, тогда ширина углублений равна 0,458 см, длина - 1,5 см. При высоте сечения углубления 1 мм площадь сечения углубления равна 0,0266 см². Суммарная площадь сечения углублений равна 6х0,0266= 0,16 см². Площадь сечения арматуры в месте расположения углубления составит
Отсюда определяем расположение углубления, а именно минимальное расстояние его от границы зоны опрессовки со стороны приложения усилия натяжения, которое равно 1,2 см. На расстоянии 1,2 см условие равенства сопротивления разрыву арматуру в зоне опрессовки и временного сопротивления разрыва канатной арматуры соблюдено.

Источники информации:
1. Авт. св. СССР N134414, кл. E 04 C 5/12, 1960.

2. Авт. св. СССР N1543023, кл. E 04 C 5/12, БИ N 6, 15.02.90.

3. Авт. св. СССР N 629302, кл. E 04 C 5/12, БИ N39, 25.10.78.

4. Заявка Японии N51-30373, кл. E 04 C 5/12, публикация 1976 . 31.08. N5-760 (прототип).

Изобретение используется для закрепления канатной арматуры при изготовлении и монтаже строительных конструкций. Способ закрепления анкерного устройства на канатной арматуре заключается в том, что предварительно на участке канатной арматуры в месте расположения анкерного устройства гильзы образуют углубления по окружности арматуры с суммарной площадью поверхности углублений, определяемой по формуле F = (7,0-14,0)F_ар-(0,2-0,4)πdl, где F - суммарная площадь поверхности углублений, F_ар - площадь сечения канатной арматуры, d - диаметр канатной арматуры, l - длина гильзы. Затем на арматурный канат надевают гильзу и производят опрессовку по всей длине гильзы. Углубления на канатной арматуре располагают так, что при приложении усилия натяжения сопротивление разрыву арматуры в зоне опрессовки не превышает временного сопротивления разрыва канатной арматуры. В результате использования изобретения упрощается способ закрепления анкерного устройства на канатной арматуре и снижается его трудоемкость за счет исключения фиксирующих деталей и уменьшения габаритных размеров гильзы. 4 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Способ закрепления анкерного устройства на канатной арматуре, включающий установку анкерной гильзы на участке арматуры и опрессовку по всей длине гильзы, отличающийся тем, что перед установкой гильзы на участке канатной арматуры в зоне опрессовки образуют углубления по окружности арматуры с суммарной площадью поверхности углублений, определяемой по формуле
F = (7,0 - 14,0) F_ар- (0,2 - 0,4)πdl ,
где F - суммарная площадь поверхности углублений;
F_ар - площадь сечения канатной арматуры;
d - диаметр канатной арматуры;
l - длина гильзы,
при этом углубления располагают в зоне опрессовки так, что при приложении усилия натяжения сопротивление разрыву арматуры в зоне опрессовки не превышает временного сопротивления разрыва канатной арматуры. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на участке арматуры в зоне опрессовки образуют одно углубление. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на участке арматуры в зоне опрессовки по всей длине образуют несколько углублений с уменьшением высоты сечения углубления в направлении приложения усилия натяжения. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на участке арматуры в зоне опрессовки по всей длине образуют несколько углублений равной высоты сечения с последующим уменьшением его в направлении приложения усилия натяжения. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что на участке арматуры длиной, меньшей длины гильзы, в зоне опрессовки образуют несколько углублений равной высоты сечения.