СТЕРЖЕНЬ РАСПОРНОЙ РАМКИ БАЛЛАСТНОГО УСТРОЙСТВА

Техническое решение относится к области строительства и может быть использовано при укладке и балластировке в траншеи подземных трубопроводов в обводненной и заболоченной местности.
Известны стержни сборных распорных рамок жесткости для полимер контейнерных балластирующих устройств, выполненные в виде металлической трубы (RU 38034 U1, 2004 г.).
Наиболее близкой из известных является конструкция стержней в виде полых труб, соединяемых с помощью наружных сдвижных муфт и штырей (RU 38879 U1, 2004 г.).
Все известные металлические конструкции стержней достаточно материаллоемки, и в случае нарушения антикоррозионного покрытия, подвержены активной коррозии, поскольку находятся в агрессивной среде. Кроме того, характер сопротивления конструкций таких стержней изгибу обусловлен пластическими свойствами используемого малоуглеродистого и не легированного металла, обоснованность которого обусловлена соотношением цена/качество. Кроме того, трубы по их длине имеют постоянную толщину сечения, что не находится в соответствии с воспринимаемыми ими эксплуатационными нагрузками, что заведомо приводит к повышенной металлоемкости, учитывая также и коэффициент запаса прочности стержней на возможную коррозию.
Технической задачей предлагаемого решения является исключение коррозии стержней рамки и снижение материалоемкости и их массы.
Достигается это тем, что стержень распорной рамки балластного устройства имеет цилиндрическую форму и выполнен из полимерного материала, предпочтительно композиционного, например армированного волокнами и/или ориентированными в нем продольно нитями. Стержень может быть выполнен в поперечном сечении в виде многоугольника, предпочтительно правильного, или имеет продольно ориентированные ребра, причем волокна или нити пропущены по периферии поперечного сечения. Стержень может быть выполнен полым. Полость может быть заполнена твердеющим материалом, предпочтительно на основе минерального вяжущего или полимерного связующего. В качестве наполнителя для твердеющего материала заполнения полости стержней может быть использован сыпучий материал, предпочтительно песок мелкозернистый с размером частиц до 2 мм или среднезернистый с размером частиц от 2 мм до 2,8 мм или крупнозернистый песок с размером частиц 2,8-5 мм или смесь любых из них. Полость стержней может быть заполнена частично, предпочтительно в средней по длине их части, с образованием пробки, по обеим сторонам которой могут быть размещены заглушки.
На фиг.1 - представлен цилиндрический четырехгранный стержень распорной рамки балластного устройства.
На фиг.2 - представлен цилиндрический многогранный стержень распорной рамки балластного устройства.
На фиг.3 - представлен стержень с формой поверхности в виде кругового цилиндра.
Стержень 1 распорной рамки балластного устройства имеет цилиндрическую форму (многогранную, призматическую или в виде прямого кругового цилиндра) и выполнен, например экструзией, из полимерного материала, предпочтительно композиционного, например армированного волокнами и/или ориентированными в нем продольно нитями. Стержень может быть выполнен в поперечном сечении в виде многоугольника, предпочтительно правильного, или имеет продольно ориентированные ребра 2. Волокна или армирующие нити пропущены по периферии поперечного сечения стержня, пересекая его под прямым углом. Стержень может быть выполнен полым и полость 3 для повышения жесткости или устойчивости стержня может быть заполнена твердеющим материалом 4, предпочтительно на основе минерального вяжущего или полимерного связующего. В качестве наполнителя для твердеющего материала заполнения полости стержней может быть использован сыпучий материал, предпочтительно песок мелкозернистый с размером частиц до 2 мм или среднезернистый с размером частиц от 2 мм до 2,8 мм или крупнозернистый песок с размером частиц 2,8-5 мм или смесь любых из них. Полость 3 стержня может быть заполнена частично, предпочтительно в средней по длине его части, с образованием пробки, по обеим сторонам которой могут быть размещены заглушки 5.
Стержень изготавливают из полимерного материала (например, стеклопластика), предпочтительно армированного волокнами и/или ориентированными в нем продольно нитями. Для производства стеклопластиковых стержней в виде труб могут быть применены различные типы связующего и армирующего материала: эпоксидные (GRE), полиэфирные (GRP), винилэфирные и пр. Изготовлен стержень может быть периодической или непрерывной намоткой (в случае прямого кругового цилиндра). Основными преимуществами стеклопластиковых стержней являются высокие удельные показатели прочности и жесткости, химическая стойкость, сравнительно малый вес и долговечность. Полость стержня может быть в процессе изготовления заполнена полностью или частично, предпочтительно с его уплотнением, твердеющим материалом, например, на основе минерального вяжущего или полимерного связующего (например, эпоксидного (GRE), полиэфирного (GRP), винилэфирного и пр.), или любого другого, обеспечивающего консолидацию частиц наполнителя. При этом, в качестве наполнителя для твердеющего материала заполнения полости стержней использован сыпучий материал, предпочтительно песок мелкозернистый с размером частиц до 2 мм или среднезернистый с размером частиц от 2 мм до 2,8 мм или крупнозернистый песок с размером частиц 2,8-5 мм или смесь любых из них. Полость стержней может быть заполнена частично, предпочтительно в средней по длине их части, с образованием пробки, по обеим сторонам которой могут быть размещены заглушки из материала, ограничивающего (удерживающего) описанное выше заполнение материалом. Стеклопластиковые стержни из термореактивного полимера, усиленные стекловолокном могут иметь жесткость SN=1250-10000 Па. Выбор композитного полимерного материала для стержней обеспечивает необходимую стойкость к коррозии в агрессивной водонасыщенной среде. Размещение полимерного материала в грунте предохраняет его от воздействия пагубного для него ультрафиолетового излучения (УФ). Эксплуатационные нагрузки на стержень рамки создаются контейнером, заполненным сыпучим материалом, например, песком, и воспринимаются продольными стержнями, как изгибающие, а поперечными - как сжимающие их по продольной оси. В первом случае заполнение, по крайней мере средней части верхнего полого стержня приводит к увеличению его сопротивления изгибающему моменту, что позволит уменьшить расчетное поперечное сечение стержня, снизив материалоемкость. Во втором случае заполнение, по крайней мере средней части поперечных стержней приведет к повышению их устойчивости под действием расчетных нагрузок, что позволит уменьшить сечение и снизить материалоемкость рамки.