ГИЛЬЗОВЫЙ СТЫК АРМАТУРНЫХ СТЕРЖНЕЙ НА РАСШИРЯЮЩЕМСЯ СВЯЗУЮЩЕМ ВЕЩЕСТВЕ Российский патент 2008 года по МПК E04C5/16 

Изобретение относится к области строительства, в частности к соединениям арматурных стержней в железобетонных конструкциях.

Известно соединение арматурных стержней внахлестку (без сварки) (СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции», - М.: ГОССТРОЙ СССР, 1989 (с.63-64)) (1). Данное соединение представляет собой перепуск параллельно расположенных стыкуемых стержней за торцевые грани друг друга на длину анкеровки. Диапазон применения данных соединений ограничивается в основном сжатыми элементами конструкций. Данные стыки нежелательны в изгибаемых, а также внецентренно сжатых элементах и недопустимы в растянутых. Ограничен также диаметр стыкуемых стержней до 36 мм, возникает перерасход стали в пределах длины стыка. Существенным недостатком является смещение центров тяжести сечения стержней в вертикальной плоскости и, как следствие этого, потеря устойчивости соединения при разрушении защитного слоя бетона.

Известен стык арматурных стержней на сварке типа «С» (ГОСТ 14098-91 «Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры». - М.: Государственный комитет СССР по строительству и инвестициям, 1992 (табл.4-17)) (2). Соединения такого типа требуют наличия соответствующего сварочного оборудования и сварщика соответствующей квалификации, чем повышают трудоемкость, механоемкость и стоимость строительно-монтажных работ. В результате нагревания теряются механические свойства стали, что ограничивает применение данного типа соединения для арматурных сталей класса выше А-IV, а также термически упрочненных или упрочненных вытяжкой сталей. Данные соединения технологически неприменимы для арматуры канатного типа.

Известно соединение арматурных стержней при помощи муфт с затяжкой контргайками либо с заполнением зазоров эпоксидной смолой, предложенное японской фирмой «Сумитомо» (К.В.Михайлов, Г.И.Бердичевский, Ю.С.Волков и др. Предварительно напряженный железобетон (по материалам IX конгресса ФИП). - М.: Стройиздат, 1986 (с.42-44)) (3). Данный тип соединения ограничен в применении лишь для арматурных стержней со специальным винтовым профилем, требует наличия динамометрических ключей и специальных гидравлических устройств для нагнетания эпоксидной смолы под давлением в зазоры резьбового соединения.

Известно соединение арматурных стержней при помощи муфт с резьбой по внутренней поверхности, заполняемых строительным раствором или бетоном ЕР 1424453 A1 (KINTSCHER М.), 02.06.2004 (с.12-20) (4). Недостатком данного соединения является процесс усадки, свойственный строительным растворам и бетонам. Усадка ведет к появлению зазоров на границах контакта сред арматура-бетон и бетон-муфта, что, в свою очередь, повышает деформативность как соединения, так и строительной конструкции в местах стыков арматуры. Деформативность соединения арматуры делает конструкцию непригодной к эксплуатации по условию трещиностойкости.

Задачей предложенного гильзового стыка арматурных стержней на расширяющемся связующем веществе является создание жесткого, равнопрочного соединения арматуры с сохранением ее механических и деформативных свойств, соблюдением соосности и снятием ограничений в диаметре и профиле стыкуемых стержней, а также обеспечение выполнения работ по монтажу арматуры без привлечения рабочих дополнительных специальностей.

Поставленная задача решается путем соединения арматурных стержней посредством муфты, представляющей собой гильзу, выполненную в виде трубы, с последующим нагнетанием расширяющегося связующего вещества в камеру, образованную между внутренними гранями трубы и наружными гранями арматуры.

Предложенный способ соединения арматурных стержней в виде гильзового стыка арматурных стержней на расширяющемся связующем веществе иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображено продольное сечение гильзового стыка арматурных стержней на расширяющемся связующем веществе, на фиг.2 изображено поперечное сечение 1-1.

Позициями на фиг.1, 2 обозначены:

1) стыкуемые арматурные стержни;

2) камера, заполняемая расширяющимся связующим веществом;

3) гильза в виде трубы с профилированной или гладкой внутренней поверхностью;

4) направляющий участок гильзы;

5) расширяющееся связующее вещество;

6) отверстия в гильзе для нагнетания расширяющегося связующего вещества;

7) участок гильзы, фиксирующий свободное перемещение арматурных стержней;

8) стопорные элементы.

Устройство состоит из муфты, представляющей собой гильзу (поз.3) длиной от 3d до 60d (d - диаметр стыкуемых стержней (поз.1)), выполненную в виде трубы внутренним диаметром от 1.1d до 3d с профилированной или гладкой внутренней поверхностью. Гильза (поз.3) имеет направляющие участки (поз.4) длиной от 0.1d до 3d, участок (поз.7), фиксирующий свободное перемещение арматурных стержней (поз.1) длиной от 0.5d до 5d и камеру (поз.2), заполняемую расширяющимся связующим веществом (поз.5). Гильза в виде трубы выполнена с отверстиями (поз.6) для нагнетания расширяющегося связующего вещества (поз.5). Длина гильзы (поз.3) определяется прочностными свойствами расширяющегося связующего вещества (поз.5) и сортаментом арматуры.

Работа устройства заключается в передаче нагрузки от одного из стыкуемых арматурных стержней (поз.1) к другому посредством соединительной гильзы в виде трубы (поз.3) и способности расширяющегося связующего вещества (поз.5) затвердевать и увеличиваться в объеме. В результате увеличения объема связующего вещества (поз.5) создается напряжение до 20 МПа между наружными гранями арматурных стержней (поз.1) и внутренними гранями гильзы (поз.3). Значение напряжения зависит от величины расширения связующего вещества (поз.5), а также прочностных и деформативных свойств материала гильзы (поз.3). Давление на стенки гильзы (поз.3) и поверхность арматуры (поз.1) вызывает значительное увеличение сил трения на границах сред стыкуемых арматурных стержней (поз.1), связующего вещества (поз.5) и гильзы (поз.3). Продольные усилия, действующие в арматурных стержнях (поз.1), воспринимаются силами трения на поверхностях контакта и через слой расширяющегося связующего вещества (поз.5) передаются на стенки гильзы (поз.3). Значительная часть напряжений передается через торцы направляющих участков (поз.4) и за счет проявления эффекта заклинивания арматуры между стенками гильзы (поз.3). Объемное напряженное состояние, возникающее при расширении связующего вещества (поз.5) в процессе твердения, способствует его самоуплотнению. Расширение связующего вещества (поз.5) исключает возможность появления свободных перемещений в местах контакта сред стыкуемых арматурных стержней (поз.1), связующего вещества (поз.5) и гильзы (поз.3). Фиксация арматурных стержней (поз.1) в проектном положении обеспечивается направляющими участками гильзы (поз.4) и участком, фиксирующим свободное перемещение арматурных стержней (поз.7). Исключение возможных перемещений арматурных стержней (поз.1) в период твердения расширяющегося связующего вещества (поз.5) обеспечивается стопорными элементами (поз.8). Нагнетание расширяющегося связующего вещества (поз.5) в камеру (поз.2), образованную между внутренними гранями гильзы (поз.3) и наружными гранями арматуры (поз.1) осуществляется через отверстия (поз.6). Равнопрочность соединения и арматурных стержней (поз.1) обеспечивается подбором площади поперечного сечения гильзы, выполненной в виде трубы (поз.3).

Использование предложенного изобретения в виде гильзового стыка арматурных стержней на расширяющемся связующем веществе позволит снизить расход стержневой арматуры по отношению к наиболее часто применяемым стыкам внахлестку без сварки, повысит надежность железобетонных строительных конструкций в местах соединения арматуры. Данное изобретение решает проблему соосного соединения арматурных стержней с сохранением физических свойств арматурной стали, низкой стоимостью стыка и технологической простотой, дает возможность расширить сферу применения стержневой арматуры в предварительно напряженных железобетонных элементах. Применение предложенного устройства позволит повысить скорость выполнения арматурных работ особенно в случаях, когда необходимо жесткое (типа сварного) соединение арматуры и снизить расходы строительных организаций на заработную плату рабочих (в частности сварщика) и покупку дополнительного оборудования. Применение расширяющегося связующего вещества значительно повышает прочностные и деформативные характеристики соединения арматуры.

Изобретение относится к области строительства, в частности к соединениям арматурных стержней в железобетонных конструкциях. Задачей предложенного гильзового стыка арматурных стержней на расширяющемся связующем веществе является создание жесткого, равнопрочного соединения арматуры с сохранением ее механических и деформативных свойств, соблюдением соосности и снятием ограничений в диаметре и профиле стыкуемых стержней, а также обеспечение выполнения работ по монтажу арматуры без привлечения рабочих дополнительных специальностей. Поставленная задача решается путем соединения арматурных стержней посредством муфты, представляющей собой гильзу, выполненную в виде трубы с профилированной или гладкой внутренней поверхностью с последующим нагнетанием напрягающего связующего вещества в камеру, образованную между внутренними гранями трубы и наружными гранями арматуры. 2 ил.

Гильзовый стык арматурных стержней на расширяющемся связующем веществе, характеризующийся тем, что содержит соединительную муфту, представляющую собой гильзу длиной от 3d до 60d (d - диаметр стыкуемых стержней), выполненную в виде трубы с внутренним диаметром от 1,1d до 3d с профилированной или гладкой внутренней поверхностью, при этом гильза имеет участок, фиксирующий свободное перемещение арматурных стержней, длиной от 0,5d до 5d, направляющие участки длиной от 0,1d до 3d, стопорные элементы и камеру, заполняемую расширяющимся связующим веществом с самонапряжением до 20 МПа.