Полезная модель рф 150070

Полезная модель относится к наземному строительству, в частности к композитной арматуре, например, для бетонных монолитных конструкций или армируемых изделий из бетона. Полезная модель решает задачу уменьшения расхода ровинга и связующего путем повышения прочности арматуры. Арматура содержит несущий стержень 1 и, по меньшей мере, один обмоточный жгут 2, навитый на стержень под углом _жг от 1 до 19°. При этом на жгут 2 действуют усилия растяжения F_{раст жг} и усилия среза F_cp , возникающие от воздействия усилий растяжения F_раст в арматуре. Максимальное количество жгутов при многозаходной навивке определяется по формуле N=d_ст/d_жг, где: =3,14 - математическая константа, d_ст - диаметр несущего стержня; d_жг - диаметр жгута. При _жг=1° жгут на 99% включается в работу на растяжение вместе со стержнем, повышая прочность арматуры. При этом усилия среза F_cp жгута приближаются к 0. Верхний слой из максимального количества жгутов, практически всем сечением воспринимает растягивающую нагрузку F_раст пропорционально величине поперечного сечения профиля.

7 илл.

1 з.п.ф

АРМАТУРА КОМПОЗИТНАЯ

Полезная модель относится к наземному строительству, в частности к композитной арматуре, например, для бетонных монолитных конструкций или армируемых изделий из бетона (композитобетона), в том числе стеновых панелей, оснований зданий и сооружений, подпорных стен и других строительных конструкций.

Из существующего уровня техники известны технические решения композитной арматуры, состоящей из несущего стержня и обмоточного жгута, приведенные в описаниях к патентам:

- на полезную модель 94593 «Арматура композиционная», МПК Е04С 5/07, опубликовано 27.05.2010 г., в которой угол навивки обмоточного жгута на стержень _жг составляет от 70 до 90°;

- на изобретение 2287647 «Арматура композитная (1-й вариант)», МПК Е04С 5/07, опубликовано 20.11.2006 г., в котором угол навивки обмоточного жгута на стержень _жг составляет от 30 до 70°,

- на полезную модель 97150 «Арматура композитная», МПК Е04С 5/07, опубликовано 27.08.2010 г), в которой угол навивки обмоточного жгута _жг составляет от 20 до 10°.

Основным недостатком известных технических решений является то, что при указанных углах навивки обмоточного жгута, являющегося, по сути, выступающим ребром, при воздействии на арматуру в массиве бетона растягивающих усилий F_раст в жгуте возникают значительные нагрузки изгиба и среза F_ср. Другая часть растягивающих усилий воспринимается силой продольного растяжения стеклонитей жгута F_{раст жг}.

Поскольку ребро, образованное жгутом, представляет собой конгломерат продольно расположенных стеклонитей, связанных смолой, оно работает в неблагоприятных для сохранения прочности условиях, причем тем более худших, чем больше угол навивки жгута _жг. Для углов навивки, приближающихся к _жг=90°, условия работы ребра наихудшие, поскольку усилия действуют практически поперек оси жгута.

Наиболее близким является взятое в качестве прототипа техническое решение арматуры композитной, которая содержит несущий стержень из высокопрочного полимерного материала и, по меньшей мере, один обмоточный жгут (см., например, патент 97150 на полезную модель, МПК Е04С 5/07, опубликован 27.08.2010 г).

Недостатком прототипа является то, что при работе ребра арматуры, образованного навитым на стержень жгутом, состоящим из стеклонитей, их прочность на разрыв используется недостаточно, в результате чего происходит потеря прочности арматуры композитной в целом.

Объясняется это ограничением нижней границы диапазона значений углов навивки обмоточного жгута, который может быть навит на стержень под углом _жг от 10 до 20°. При таких углах навивки часть усилий среза и изгиба, действующих на ребро (жгут), воспринимается сопротивлением растяжения стеклонитей жгута.

Из-за недостаточной прочности арматуры, при прочих равных условиях, происходит перерасход ровинга (стеклонитей) и связующего при ее производстве (т.к. чем больше угол навивки _жг, тем больше расход обмоточного жгута за счет уменьшения шага навивки), что снижает эффективность применения арматуры в целом.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в уменьшении расхода ровинга и связующего при производстве композитной арматуры и удешевлении технологии ее производства путем повышения прочности арматуры.

Для решения этой задачи в известной арматуре композитной, содержащей несущий стержень из высокопрочного композитного материала и, по меньшей мере, один обмоточный жгут, в соответствии с полезной моделью обмоточный жгут навит на стержень под углом _жг от 1 до 10°.

Максимальное количество обмоточных жгутов N=d_ст/d_жг, где d_ст - диаметр несущего стержня, d_жг - максимальная ширина жгута в навитом состоянии, =3,14- математическая константа.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение прочности арматуры за счет максимального включения в работу на растяжение обмоточного жгута при меньших по сравнению с прототипом углах его навивки _жг.

Объясняется это тем, что в прототипе при уменьшении величины _жг от 20 до 10° растягивающее усилие передается на несущие волокна жгута с большей в 3-5 раз величиной (пропорционально /sin _жг), чем при _жг>20°, тогда как в заявленном устройстве при уменьшении угла навивки от 10 до 1° это увеличение выше на порядки: от 5,7 раза при _жг=10° (т.к. 1/sin 10=1/0,1736) до 57,1 раза при _жг=1° (т.к. 1/sin 1=1/0,0175).

Таким образом, в заявленном диапазоне значений угла навивки жгута _жг от 1 до 10° контактирующая со стержнем половина обмоточного жгута включается в работу на растяжение вместе с несущим стержнем в гораздо большей степени, чем в прототипе, благодаря чему и увеличивается прочность арматуры. При этом, чем меньше угол навивки _жг, тем меньше расход обмоточного жгута за счет увеличения шага навивки при одновременном включении в работу на разрыв самого жгута.

При многозаходной навивке жгуты образуют на несущем стержне верхний силовой слой и включают его в работу в основном не за счет сдвиговых и изгибающих усилий, а за счет включения стекловолокон в работу «на разрыв».

Благодаря увеличению прочности арматуры, при прочих равных условиях, создается возможность уменьшения поперечного сечения несущего стержня и возможность экономии ровинга и связующего, что удешевляет производство арматуры и повышает эффективность ее применения.

Заявляемая полезная модель обладает совокупностью существенных признаков, неизвестных из уровня техники для объектов аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где

на фиг. 1 - композитная арматура с углом навивка одного жгута _жг=10° и со схемой сил, действующих на жгут,

на фиг. 2 - вид арматуры при навивке одного жгута с _жг=1°,

на фиг. 3 - поперечный разрез арматуры при навивке шести жгутов с _жг от 1 до 10°,

на фиг. 4 - вид арматуры при навивке шести жгутов с _жг=10°,

на фиг. 5 - вид арматуры при навивке максимального количества жгутов с _жг=1°,

на фиг. 6 - вид арматуры при навивке максимального количества жгутов с _жг=10°,

на фиг. 7 - вид на торец арматуры с максимальным количеством жгутов и _жг от 1 до 10°.

Арматура композитная содержит несущий стержень 1 (фиг. 1) из высокопрочного композитного материала, например, стеклопластика. На стержень 1 навит, в частности один, обмоточный жгут 2, прикрепленный к нему полимеризированной смолой. Угол навивки жгута 2 (т.е. угол между осями стержня 1 и жгута 2) _жг лежит в диапазоне от 1 до 10°. При этом на жгут 2 действуют усилия растяжения F_{pacт жг} и усилия среза F_ср, возникающие от воздействия усилий растяжения F_pacт в арматуре.

Арматура может иметь несколько, например шесть, обмоточных жгутов (фиг. 3, 4).

Максимальное количество жгутов, которое может иметь арматура (фиг. 5, 6, 7), определяется по формуле N=d_ст/d, где =3,14 - математическая константа, d_ст - диаметр несущего стержня (фиг. 3), d_жг - диаметр жгута (или точнее ширина жгута в навитом состоянии).

При работе арматуры в массиве бетона (фиг. 1) растягивающие нагрузки F_pacт через ребра-жгуты 2 передаются на стержень 1, который воспринимает основную часть этих нагрузок. Оставшаяся часть растягивающих нагрузок F_pacт воспринимается стеклонитями жгута (т.е. сопротивлением продольного растяжения стеклонитей жгута F_{pacт жг}). Чем меньше угол навивки жгута _жг, тем больше величина F_{раст жг}. При угле _жг=1° практически 99% усилия F_pacт воспринимается сопротивлением продольного растяжения стеклонитей жгута F_{pacт жг}, т.е. 99% несущей способности жгута используется для работы на растяжение вместе со стержнем за счет продольного растяжения стеклонитей. При этом усилия среза в жгуте F_{ср жг} приближаются к 0.

При многозаходной навивке (фиг. 3, 4), особенно при максимальном количестве жгутов (фиг. 5, 6, 7), верхний слой, образованный рядами жгутов, практически всем своим сечением воспринимает растягивающую нагрузку F _pacт пропорционально величине поперечного сечения арматуры. Тем самым, обмоточный слой жгутов включается в работу стержня 1, что позволяет уменьшить диаметр этого стержня или при прочих равных условиях увеличить прочность арматуры композитной.

При угле навивки жгута _жг=1° его расход является минимальным по сравнению с прототипом. По мере увеличения _жг расход жгута увеличивается за счет увеличения числа шагов навивки на единицу длины. При приближении угла навивки жгута _жг к 10° расход обмоточного жгута увеличивается и приближается к его расходу в прототипе.

1. Арматура композитная, содержащая несущий стержень из высокопрочного композитного материала и, по меньшей мере, один обмоточный жгут, отличающаяся тем, что обмоточный жгут навит на стержень под углом _жг от 1 до 10°.

2. Арматура композитная по п. 1, отличающаяся тем, что максимальное количество обмоточных жгутов принимают равным =d_ст/d_жг, где =3,14 - математическая константа, d_ср - диаметр несущего стержня, d_жг - диаметр жгута.