RU82464U1

RU82464U1 - FITTINGS FROM POLYMERIC COMPOSITE MATERIAL

Info

Publication number: RU82464U1
Application number: RU2007134621/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Ткачев; Сергей Павлович Поздеев; Александр Сергеевич Бочкарев
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Бийский Завод Стеклопластиков"
Priority date: 2007-09-17
Filing date: 2007-09-17
Publication date: 2009-04-27

Abstract

Арматура из полимерного композиционного материала, содержащая несущий стержень, рельеф поверхности которого из канавок и уступов образован от вдавливания в него обмоточного элемента, отличающаяся тем, что обмоточный элемент в виде нитей волокнистого материала или ленты с эффектом термоусаживания выполнен несъемным с образованием монолитной структуры с несущим стержнем, а канавки образованы с обеспечением превышения поверхности стержня над верхней границей обмоточного элемента.Reinforcement made of a polymer composite material containing a supporting rod, the surface relief of which is made of grooves and ledges from pressing a winding element into it, characterized in that the winding element in the form of strands of fibrous material or tape with the effect of heat shrinkage is made non-removable with the formation of a monolithic structure with a bearing rod and the grooves are formed to ensure that the surface of the rod exceeds the upper boundary of the winding element.

Description

Изобретение относится к строительству, а именно к арматуре из высокопрочного полимерного композиционного материала, которая применяется для армирования обычных и предварительно напряженных строительных конструкций, при проходческих подземных работах в качестве арматуры для стеклопластбетоных крепей.The invention relates to construction, namely to reinforcement made of high-strength polymer composite material, which is used for reinforcing conventional and prestressed building structures during tunneling works as reinforcement for fiberglass concrete supports.

Известна арматура из полимерного композиционного материала по патенту РФ №2194135 (опубл. бюллетень №34, 10.12.2002 г.), содержащая несущий стержень, рельеф поверхности которого из канавок и уступов образован от вдавливания в него обмоточного элемента.Known reinforcement made of polymer composite material according to the patent of the Russian Federation No. 2194135 (publ. Bulletin No. 34, 12/10/2002), containing a supporting rod, the surface relief of which is made of grooves and ledges from pressing a winding element into it.

Недостатками известной арматуры являются низкая прочность на разрыв и изгиб, высокая податливость стержня, низкая прочность на продергивание стержня в бетоне, т.к. сдвиговая нагрузка воспринимается арматурой по границе кольцевого и осевого ее армирования, а также невозможность ее использования в предварительно напряженных конструкциях. В процессе твердения бетона возникают усадочные напряжения, перемещающие массу бетона вдоль стержня арматуры, при этом не исключена возможность сдвига обмотки относительно стержня или ее среза с нарушением целостности арматуры в силу того, что обмотка выступает над поверхностью стержня. Из-за возможной деформации арматуры возможны значительные отклонения преднапряжения от проектных величин. Таким образом, конструктивные особенности известной арматуры, обусловившие ее низкую сдвиговую прочность The disadvantages of the known reinforcement are low tensile and bending strength, high ductility of the rod, low tensile strength of the rod in concrete, because shear load is perceived by the reinforcement along the boundary of its annular and axial reinforcement, as well as the impossibility of its use in prestressed structures. During the hardening process of concrete, shrinkage stresses occur that move the mass of concrete along the reinforcement bar, and it is possible that the winding is shifted relative to the bar or is cut off with a violation of the integrity of the reinforcement due to the fact that the winding protrudes above the surface of the bar. Due to the possible deformation of the reinforcement, significant deviations of the prestress from the design values are possible. Thus, the structural features of the known reinforcement, which caused its low shear strength

закрепления в бетоне, ограничивают эксплуатационные возможности и снижают функциональный результат.fastening in concrete, limit operational capabilities and reduce the functional result.

Известна арматура из композиционного полимерного материала, принятая за прототип, по патенту РФ №2287647 (опубл. бюллетень №32, 20.11. 2006 г.), содержащая несущий стержень, рельеф поверхности которого из канавок и уступов образован от вдавливания в него обмоточного жгута.Known reinforcement made of composite polymer material, adopted as a prototype, according to the patent of the Russian Federation No. 2287647 (publ. Bulletin No. 32, November 20, 2006), containing a supporting rod, the surface relief of which is made of grooves and ledges from pressing a winding cord into it.

У известной арматуры сдвиговые нагрузки воспринимает поверхность самого стержня, но отсутствует поперечное армирование, стержень недостаточно эффективно сопротивляется сжатию поперек волокон, имеет ослабленные участки. Прочность закрепления арматуры в бетоне невысока, что обусловлено вогнутой эллипсоидной формой канавок. В случае ее использования в бетонных конструкциях в качестве рабочей арматуры, она будет обладать недостатками любого гладкого стержня. Практически гладкая поверхность податливого стержня приводит к уменьшению сцепляющей способности, снижает сдвиговую прочность закрепления и отрицательно скажется на эффективности использования арматуры и не позволит использовать ее в предварительно напряженных конструкциях, в рыхлых грунтах, в теплоизоляционных панелях (стержень будет выдавливаться из массива в котором размещен). Это ограничивает эксплуатационные возможности известной арматуры. Если предположить, что указанная арматура будет выполнена с несъемным жгутом, то и в этом случае, в силу особенностей взаимного расположения ее конструктивных элементов, их соразмерности между собой, функциональный результат от использования известной арматуры будет низким. На Фиг.1 и Фиг.2 прототипа четко прослеживается превышение верхней границы обмоточного жгута над поверхностью несущего стержня и, следовательно, арматура имеет ограничения по сдвиговой прочности.In the known reinforcement, shear loads are absorbed by the surface of the rod itself, but there is no transverse reinforcement, the rod does not adequately resist compression across the fibers, and has weakened sections. The reinforcement fastening strength in concrete is low, due to the concave ellipsoid shape of the grooves. In the case of its use in concrete structures as working reinforcement, it will have the disadvantages of any smooth rod. The almost smooth surface of the compliant rod reduces the adhesion, reduces the shear strength of the fastening and adversely affects the efficiency of use of reinforcement and does not allow it to be used in prestressed structures, in loose soils, in heat-insulating panels (the rod will be extruded from the array in which it is placed). This limits the operational capabilities of the known valves. If we assume that the specified reinforcement will be made with a fixed harness, then in this case, due to the peculiarities of the mutual arrangement of its structural elements, their proportionality among themselves, the functional result from the use of the known reinforcement will be low. In Fig.1 and Fig.2 of the prototype clearly shows the excess of the upper boundary of the winding bundle over the surface of the supporting rod and, therefore, the reinforcement has limitations in shear strength.

Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции арматуры из полимерного композиционного материала, позволяющей повысить функциональный результат при ее использовании, стабильность геометрических характеристик конструкций, в которых используется, расширить эксплуатационные The objective of the present invention is to develop the design of reinforcement from a polymer composite material, which allows to increase the functional result when using it, the stability of the geometric characteristics of structures in which it is used, to expand operational

возможности путем обеспечения высокой сдвиговой прочности и сцепляющей способности за счет развитой поверхности при одновременном достижении высокой прочности на разрыв и изгиб за счет оптимального сочетания свойств материала с геометрией рельефа поверхности.opportunities by providing high shear strength and adhesion due to the developed surface while achieving high tensile and bending strength due to the optimal combination of material properties with the geometry of the surface topography.

Поставленная задача решается предлагаемой арматурой из полимерного композиционного материала, содержащей несущий стержень, рельеф поверхности которого из канавок и уступов образован от вдавливания в него обмоточного элемента. Особенность заключается в том, что обмоточный элемент в виде нитей волокнистого материала или ленты с эффектом термоусаживания выполнен несъемным с образованием монолитной структуры с несущим стержнем, а канавки образованы с обеспечением превышения поверхности стержня над верхней границей обмоточного элемента.The problem is solved by the proposed reinforcement made of a polymer composite material containing a supporting rod, the surface topography of which is made of grooves and ledges from pressing a winding element into it. The peculiarity lies in the fact that the winding element in the form of strands of fibrous material or tape with the effect of heat shrinkage is made non-removable with the formation of a monolithic structure with a supporting rod, and the grooves are formed so that the surface of the rod exceeds the upper boundary of the winding element.

Предлагаемая арматура иллюстрируется графическими изображениями:The proposed fittings are illustrated by graphic images:

Фиг.1 - внешний вид арматуры с сечением при использовании нитей в качестве обмоточного элемента;Figure 1 - appearance of reinforcement with a cross section when using threads as a winding element;

Фиг.2 - выноска I на фиг.1;Figure 2 - callout I in figure 1;

Фиг.3 - внешний вид арматуры с сечением при использовании ленты в качестве обмоточного элемента;Figure 3 - appearance of the reinforcement with a cross section when using the tape as a winding element;

Фиг.4 - выноска II на фиг.3;Figure 4 - callout II in figure 3;

Фиг.5 - распределение плотности укладки продольных волокон стержня по его сечению.Figure 5 - distribution density of the laying of the longitudinal fibers of the rod over its cross section.

Арматура из полимерного композиционного материала содержит несущий стержень 1 с канавками 2 и уступами 3, образованными от вдавливания обмоточного элемента 4 в стержень 1. Стержень 1 выполнен из высокопрочного полимерного материала (например, стекловолокно ГОСТ 17139-79, СВМ ТУ 6-06-1153-78, углеровинг УКН ТУ 6-06-31-282-80, базальторовинг ТУ 5952-001-13959141-2004 или органоволокно CBM-IY ТУ 6-06-И54-79), пропитанного связующим (например, эпоксидная смола ЭД-20 ГОСТ 10587-84 или полиэфирные смолы). Обмоточный элемент 4 выполнен из отдельных не сплетенных в жгут нитей того же материала, что и стержень 1 (с предварительной The reinforcement made of a polymer composite material contains a supporting rod 1 with grooves 2 and ledges 3 formed by pressing a winding element 4 into the rod 1. The rod 1 is made of high-strength polymer material (for example, fiberglass GOST 17139-79, SVM TU 6-06-1153- 78, carbon blacking UKN TU 6-06-31-282-80, basalt dressing TU 5952-001-13959141-2004 or organ fiber CBM-IY TU 6-06-I54-79), impregnated with a binder (for example, epoxy resin ED-20 GOST 10587-84 or polyester resins). The winding element 4 is made of individual not woven into a bundle of threads of the same material as the rod 1 (with preliminary

пропиткой связующим или самопропитыванием при дальнейшей деполимеризации) или из ленты с эффектом термоусаживания (например, полиамидная лента, лавсановая и т.п.).by impregnation with a binder or self-impregnation during further depolymerization) or from a tape with the effect of heat shrinkage (for example, polyamide tape, lavsan, etc.).

В зависимости от ширины обмоточного элемента и шага его укладки могут быть достигнуты требуемые высоты выступа и разные коэффициенты его армирования в соответствии с существующей потребностью.Depending on the width of the winding element and the pitch of its laying, the required protrusion heights and different coefficients of its reinforcement can be achieved in accordance with the existing need.

Физико-механические характеристики предлагаемой арматуры:Physico-mechanical characteristics of the proposed fittings:

- предел прочности при растяжении σ≥1200 МПа;- tensile strength σ≥1200 MPa;

- модуль жесткости Е 42000-55000 МПа. Заявляемая конструкция арматуры успешно прошла испытания и позволяет получить изделие с высокими механическими характеристиками и сцепляющими свойствами поверхности, обеспечивающее стабильные геометрические параметры конструкций, в которых используется, а, следовательно, их надежность и долговечность.- rigidity modulus E 42000-55000 MPa. The inventive design of the reinforcement has been successfully tested and allows to obtain a product with high mechanical characteristics and adhesive properties of the surface, providing stable geometric parameters of the structures in which it is used, and, therefore, their reliability and durability.

Claims

Reinforcement made of a polymer composite material containing a supporting rod, the surface relief of which is made of grooves and ledges from pressing a winding element into it, characterized in that the winding element in the form of filaments of fibrous material or tape with the effect of heat shrinkage is made non-removable with the formation of a monolithic structure with a bearing rod and the grooves are formed to ensure that the surface of the rod exceeds the upper boundary of the winding element.