АРМАТУРНЫЙ КАРКАС ИЗ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к строительству и может быть использована для изготовления армированных бетонных изделий, в частности бетонных армированных свай.
В строительстве для армирования бетонных свай применяют различные арматурные каркасы. В основном такие арматурные каркасы включают продольные арматурные стержни, жестко связанные определенным образом поперечными арматурными элементами в пространственные конструкции. При этом арматурные каркасы, как правило, являются металлическими.
При проведении строительных работ на подвижных грунтах и точечной застройки возникает необходимость закрепления грунта, которое осуществляют установкой бетонных армированных свай. Для этого производят бурение скважин, в которые помещают арматурные каркасы и заполняют бетоном. Однако использование металлических арматурных каркасов свайных конструкций невозможно в местах, где в последующем предполагается проходка туннелей или рытье котлованов, т.к. металлическая арматура способна привести к поломке исполнительных органов проходческих комбайнов и землеройных машин. Проблема может быть решена за счет применения арматурных каркасов из композитных материалов, которые не обладают пластичностью металла и разрушаются при действии локальных нагрузок, превышающих допустимые.
Арматурные каркасы из композитных материалов, также могут быть использованы для армирования бетонных изделий, работающих в агрессивных средах, т.к. обладают более высокой химической стойкостью по сравнению с металлом.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является арматурный каркас из композитного материала, включающий несколько продольных арматурных стержней и несколько поперечных формообразующих арматурных элементов в виде замкнутого контура, соединенных друг с другом в местах соединения намоткой соединительного волокна (стекловолокна и/или углеродного волокна), пропитанного полимерным связующим, в имеющий форму трубы арматурный каркас. (Заявка на изобретение 2008113914/03, дата публ. 20.10.2009). Форма поперечного формообразующего элемента определяет форму поперечного сечения каркаса: круг, прямоугольник и т.д..
Недостатком его является то, что каркас трудоемок в изготовлении, требует сборки и отверждения намотки соединительного волокна с полимерным связующим в стационарных условиях; собранный каркас является достаточно громоздкой конструкцией и его доставка к месту установки представляет определенную сложность. Кроме того, каркас при достаточно большой протяженности обладает недостаточной прочностью на скручивание и продольный изгиб.
Технической задачей полезной модели является разработка конструкции арматурного каркаса, обеспечивающей возможность его применения для армирования бетонных свай, используемых в агрессивных средах, а также для закрепления подвижных грунтов с последующей их выемкой. Кроме того, конструкция должна предусматривать возможность сборки каркаса непосредственно на месте монтажа.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности и несущей способности арматурного каркаса, снижение затрат на его транспортировку, а также обеспечение возможности применения для армирования бетонных свай для закрепления подвижных грунтов с последующей их выемкой.
Для достижения указанного технического результата в арматурном каркасе, включающем несколько продольных арматурных стержней из композитного материала и несколько поперечных формообразующих арматурных элементов в виде замкнутого контура, соединенных друг с другом в местах соединения с помощью соединительных средств в имеющий форму трубы арматурный каркас, продольные арматурные стержни закреплены снаружи поперечных формообразующих арматурных элементов, а арматурный каркас дополнительно снабжен огибающей его поперечной арматурой, выполненной в виде встречной спиральной намотки арматурных прутков с образованием Х-образной структуры и жестко связанной с продольными арматурными стержнями в местах их контакта, и центрирующими элементами, обеспечивающими центровку арматурного каркаса при его установке в скважину.
Указанный технический результат достигается также тем, что каждый из прутков поперечной арматуры предварительно изготовлен в виде пружины; а также тем, что все арматурные элементы каркаса выполнены из композитного материала, например, стеклопластика и/или углепластика; а также тем, что продольные арматурные стержни имеют с внешней стороны профилирование, которое, в частности, образовано в форме винтового профиля или преимущественным образом в форме резьбы; а также тем, что поперечные формообразующие арматурные элементы выполнены из металла, полимерных или композитных материалов в виде стержня или ленты в форме замкнутого контура; а также тем, что в поперечных формообразующих арматурных элементах выполнены отверстия, а также тем, что центрирующие элементы выполнены в виде отрезков арматурного стержня из композитного материала с винтовым профилем боковой поверхности в форме резьбы, установленных в отверстиях поперечного формообразующего арматурного элемента и закрепленных гайками из композитного материала, например, полиамида.
Полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1. изображен общий вид арматурного каркаса, выполненный в форме трубы круглого поперечного сечения
На фиг. 2. изображена часть поперечного формообразующего арматурного элемента с закрепленным в нем центрирующим элементом.
Арматурный каркас из композитных материалов (фиг. 1) содержит продольные арматурные стержни 1, закрепленные снаружи поперечных формообразующих арматурных элементов 2, поперечную арматуру в виде встречной намотки арматурных прутков 3 и центрирующие элементы 4.
Центрирующий элемент 4 (фиг. 2) содержит отрезок арматурного стержня 5 с винтовым профилем боковой поверхности в форме резьбы, установленный в отверстии поперечного формообразующего арматурного элемента 2, закрепленный гайками 6.
Сборку указанного арматурного каркаса производят в следующей последовательности: к поперечным формообразующим элементам 2 крепят продольные арматурные стержни 1, далее на собранную конструкцию вокруг продольных арматурных стержней накладывают огибающую их поперечную арматуру встречной спиральной намоткой арматурных прутков 3 с образованием Х-образной структуры и крепят к продольным арматурным стержням 1 в местах их контакта. Если каждый из прутков поперечной огибающей арматуры предварительно изготовлен в виде пружины, которая в транспортном положении собрана в бухту, то при сборке пружину растягивают с образованием требуемого шага витка и поочередно натягивают на конструкцию, собранную из продольных арматурных стержней 1 и поперечных формообразующих арматурных элементов 2. Крепление арматурных элементов каркаса осуществляют любым известным способом, например, вязкой проволокой. После сборки арматурного каркаса в отверстия поперечного формообразующего арматурного элемента 2 устанавливают отрезки арматурного стержня из композитного материала с винтовым профилем боковой поверхности в форме резьбы 5 и закрепляют гайками 6, регулируя длиной выступающей наружу части отрезка арматурного стержня 5 требуемое при установке арматурного каркаса в скважину или опалубку расстояние между ним и ее стенками.
Форма поперечных формообразующих арматурных элементов 2 определяет форму поперечного сечения арматурного каркаса и позволяет получить его в виде круга, эллипса, многоугольника и т.д.
Введение в конструкцию дополнительной, огибающей каркас поперечной арматуры, выполненной в виде встречной спиральной намотки арматурных прутков с образованием Х-образной структуры и жестко связанной с продольными арматурными стержнями в местах их контакта обеспечивает каркасу повышение надежности и, прочности на скручивание растяжение и продольный изгиб.
Предлагаемая конструкция арматурного каркаса легко собирается в полевых условиях, а доставка к месту установки в виде компактного набора арматурных элементов существенно снижает транспортные расходы.
Введение в конструкцию центрирующих элементов обеспечивает точную установку каркаса в скважине, чем достигается повышение прочности армированной сваи за счет более равномерного распределения арматуры и бетона в ее теле.
Таким образом, предлагаемая полезная модель обеспечивает повышение надежности и несущей способности арматурного каркаса, снижение затрат на его транспортировку, а также обеспечение возможности применения для армирования бетонных свай для закрепления подвижных грунтов с последующей их выемкой.