Поддерживающее устройство строительной конструкции

Область техники
Полезная модель относится к строительным элементам, используемым для крепления преимущественно расположенных вертикально стоек, столбов и иных длинномерных изделий к поверхности, выполненных из композитных материалов, в частности композитных фитингов для крепления стоек перил к несущей поверхности.
Уровень техники
Из уровня техники известны новые поколения композитных материалов на основе базальтового, органического, углеродного, полиэфирного, параарамидного, метаарамидного, полиакрилонитирильного волокна, стекловолокна, и латексного связующего, эпоксидного связующего, полиэфирного связующего, кремнийорганического связующего, винилэфирного связующего, фенольного связующего, связующего на основе полиуретана, связующего на основе термопластов, связующего на основе эластомеров. Подобные материалы начинают получать широкое распространение при изготовлении различных элементов строительных конструкций, поскольку они обладают рядом преимуществ по отношению к традиционным материалам (металлам), такими как прочность при растяжении, низкий вес, коррозионная стойкость, теплоизолирующие свойства, продолжительным сроком службы. Недостатком, проявляющимся при изготовлении указанных композитных материалов, является высокая технологичность процесса и его низкая скорость производства, по сравнению с изготовлением деталей из металлов традиционными методами - штамповка, резка, сварка.
Также из уровня техники известны негорючие минеральные наполнители - кальция карбонат, доломит, каменная пыль, тальк, гидроксид алюминия. Кроме того, из уровня техники известны снижающие горючесть покрытия - лакокрасочные покрытия, покрытия в виде пленки, покрытия в виде порошкового окрашивания в форме, которые под воздействием высокой температуры вспучиваются (пластифицируются, после чего расширяются путем пенообразования, а затем затвердевают, образовывая слой выгоревшей пены), либо превращаются в стекловидное покрытие, которое препятствует дальнейшему процессу горения.
Также из ГОСТ 25459-82 известны железобетонные предварительно напряженные опоры для установки дорожных знаков. Кроме того, из ГОСТ 19330-2013 известны опоры контактной сети железных дорог, выполненные из металлических сплавов и железобетона.
Преимуществами железобетонных или металлических опор, в том числе, является негорючесть и защита от ультрафиолетового излучения (УФ излучения), тогда как недостатками являются большой вес, увеличивающий трудозатраты при перевозке и монтаже, а также увеличивающий нагрузку на устанавливаемую поверхность, в том случае, когда опора устанавливается на поверхность, имеющую ограниченную несущую способность, а также коррозия металлических частей и растрескивания бетона, снижающие несущие способности опор.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве ближайшего аналога, является опора для крепления стойки, известная из патента на полезную модель РФ №141661 от 28.02.2014 года МПК Е04Н 17/14, выполненная из композитного материала на основе ненасыщенных полиэфирных смол с добавлением нитей бесщелочного стекловолокна и включающая основание с выполненными в нем монтажными отверстиями и короб, внутренняя поверхность которого образует полость, выполненную с обеспечением возможности размещения в ней стойки, и ребра жесткости. Выполнение опоры из композитного материала обеспечивает высокую прочность и отличные механические свойства, а также снижает вес при сопоставимых прочностных характеристиках. Тогда как недостатки указанной опоры проявляются при ее эксплуатации в виде подверженности горению и разрушению в результате солнечного УФ излучения.
Раскрытие полезной модели
Технический результат настоящей полезной модели заключается в повышении огнестойкости за счет применения наполнителя, снижающего горючесть готового изделия, а также за счет покрытия поверхности изделия, препятствующего горению изделия с одновременным увеличением его стойкости к УФ излучению за счет указанного покрытия.
Указанный технический результат достигается с помощью поддерживающего устройства строительной конструкции, включающего основание с выполненными в нем монтажными отверстиями, короб, внутренняя поверхность которого образует полость, выполненную с обеспечением возможности размещения в ней строительной конструкции, и ребра жесткости, а также выполненного из композитного материала на основе связующего и волокна, согласно заявленному решению, композитный материал включает повышающий огнестойкость наполнитель, а на его поверхности расположено повышающее огнестойкость покрытие.
При этом в качестве повышающего огнестойкость наполнителя преимущественно используют минеральный. Так, в качестве минерального наполнителя может быть использован кальция карбонат, и/или доломит, и/или каменная пыль, и/или тальк, и/или гидроксид алюминия.
Также, в качестве повышающего огнестойкость покрытия преимущественно использовано лакокрасочное покрытие, или покрытие в виде пленки, или покрытие в виде порошкового окрашивания в форме.
Кроме того, образованная внутренней поверхностью короба полость может иметь прямоугольное, или квадратное, или овальное, или круглое поперечное сечение, а поддерживающее устройство может включать по меньшей мере два монтажных отверстия.
При этом в качестве волокна может быть использовано базальтовое, и/или органическое, и/или углеродное, и/или полиэфирное, и/или параарамидное, и/или метаарамидное, и/или полиакрилонитирильное волокно, и/или стекловолокно.
Кроме того, в качестве связующего может быть использовано латексное связующее, и/или эпоксидное связующее, и/или полиэфирное связующее, и/или кремнийорганическое связующее, и/или винилэфирное связующее, и/или фенольное связующее и/или связующее на основе полиуретана, и/или связующее на основе термопластов, и/или связующее на основе эластомеров.
В отличие от ближайшего аналога поддерживающее устройство строительной конструкции является более огнестойким, поскольку содержит наполнитель и имеет покрытие, а также является более стоек к УФ излучению за счет покрытия, что обеспечивает достижение заданного технического результата.
Краткое описание чертежей
Сущность заявленной полезной модели и возможность ее практической реализации поясняется приведенными ниже фигурой и описанием.
На фигуре показан общий вид поддерживающего устройства строительной конструкции.
Осуществление полезной модели
Предлагаемое техническое решение полезной модели поясняется конкретным исполнением предложенного поддерживающего устройства строительной конструкции, однако, приведенный пример не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заявленного технического результата.
Поддерживающее устройство 1 строительной конструкции, выполнено из композитного материала на основе эпоксидного связующего и базальтового волокна. При этом, вместо эпоксидного связующего могут быть использованы следующие связующие - латексное связующее, полиэфирное связующее, кремнийорганическое связующее, винилэфирное связующее, фенольное связующее, связующее на основе полиуретана, связующее на основе термопластов, связующее на основе эластомеров, а также их комбинации, выбираемые в зависимости от требуемых свойств (времени, температуры) застывания связующего и применяемой технологии производства поддерживающего устройства строительной конструкции. Тогда как вместо базальтового волокна могут быть использованы следующие волокна - органическое волокно, углеродное волокно, полиэфирное волокно, параарамидное волокно, метаарамидное волокно, полиакрилонитирильное волокно, стекловолокно, а также их комбинации, выбираемые в зависимости от требуемой прочности и экономичности готового изделия.
Кроме того, композитный материал поддерживающего устройства 1 строительной конструкции включает минеральный наполнитель - гидроксид алюминия, а на поверхности поддерживающего устройства 1 строительной конструкции расположено покрытие - лакокрасочное покрытие, в состав которого введены вспучивающиеся вещества препятствующее горению. При этом, вместо гидроксида алюминия могут быть использованы следующие минеральные наполнители - кальция карбонат, доломит, каменная пыль, тальк, и их комбинации, в зависимости от вязкости связующего, скорости застывания связующего и экономичности наполнителя. Также, вместо лакокрасочного покрытия могут быть использованы - покрытие в виде пленки, покрытие в виде порошкового окрашивания в форме, в зависимости от применяемой технологии и наличия оборудования.
Поддерживающее устройство 1 строительной конструкции включает основание 2 с выполненными в нем четырьмя монтажными отверстиями 3, при этом, количество отверстий выбирается исходя из расчетных нагрузок и места установки, короб 4, внутренняя поверхность которого образует полость 5, имеющую прямоугольное поперечное сечение, выполненную с обеспечением возможности размещения в ней строительной конструкции, и ребер жесткости 6. Помимо этого, образованная внутренней поверхностью короба полость может иметь квадратное, или овальное, или круглое поперечное сечение, в зависимости от типа вставляемого в нее профиля стойки.
Поддерживающее устройство 1 строительной конструкции используется следующим образом, поддерживающее устройство 1 строительной конструкции устанавливается на поверхность, оборудованную возможностью установки ответного крепежного соединения, преимущественно болтового соединения, после затяжки которого в поддерживающее устройство 1 строительной конструкции устанавливается стойка (длинномерный элемент), которая закрепляется с помощью адгезии, и после застывания связующего может использоваться по своему назначению.
Предложенное поддерживающее устройство 1 строительной конструкции может быть изготовлено следующими методами:
- методом ручного формования, проходящим в несколько этапов. Сначала на оснастку, оснащенную слоем антиадгезионного материала, наносится тонкий слой связующего, например, эпоксидного связующего. Затем закладывается или напыляется волокно, например, базальтовое волокно или рубленное базальтовое волокно и наносится связующее в количестве, достаточном для пропитки уложенного волокна. Объем наносимого волокна и связующего зависит от необходимых габаритов изделия. Затем происходит отверждение изделия при комнатной или повышенной температурах (в зависимости от связующего). После отверждения готовое изделие извлекается из оснастки и подвергается обрезке излишков по краям.
- методом вакуумной инфузии, основанным на применении вакуума для пропитки волокна связующим. После отверждения связующего проводится извлечение изделия из формы, оснащенной слоем антиадгезионного материала;
- методом прессования, предусматривающего загрузку материала, волокна и связующего в пресс-форму, оснащенную слоем антиадгезионного материала, формование изделия под действием давления и фиксацию заданной конфигурации изделия. Горячее прессование характеризуется тем, что процесс формования происходит под действием температуры;
- методом напыления рубленного волокна. Данный метод использует специальный распылительный пистолет, в который подается нить. В ножах пистолета нить рубится на короткие волокна. Затем в воздухе волокна смешиваются со струей связующего и наносятся на форму, оснащенную слоем антиадгезионного материала. После нанесения рубленного волокна изделие формуется с целью удаления воздушных включений. Формованное изделие отверждается при обычных атмосферных условиях;
- методом длинноволоконной инжекции - состоящим из четырех стадий (этапов). На первом этапе происходит нарезка волокна (ровинга) и смешение его со связующем в смесительной головке. Следующим этапом приготовленная смесь напыляется через инжектор на поверхность открытой пресс-формы, оснащенную слоем антиадгезионного материала. Предварительно на поверхность пресс-формы, нанесено покрытие. Далее следует выдержка под давлением и температурой в прессе. Последняя операция - извлечение готового изделия, сушка и механическая обработка кромки изделия. Получаемое по данной технологии изделие готово к монтажу без дополнительной операции покраски;
- SMC-методом (Sheet Moulding Compound). SMC-материал («sheet molding compound») - это композиция, состоящая из связующего и волокна. Представляет собой полотно с удаляемой нейлоновой пленкой сверху и снизу. Композиции используются как материал для дальнейшего производства изделий. Изготовление крупногабаритных изделий из SMC-композиций осуществляется в основном методом прямого прессования в обогреваемых матрицах на гидравлических прессах. Суть SMC-метода заключается в том, что материал предварительно раскраивается, с его поверхностей удаляется пленка и затем он укладывается в пакет. После предварительного разогрева в печи, пакет переносится в пресс-форму. Рабочая температура в процессе формования изделия составляет 150-170°С. Процесс отверждения в зависимости от толщины и конфигурации изделия занимает от 2 до 5 минут. После отверждения, деталь извлекают из формы и подвергают механической обработке. После этого деталь готова для дальнейших вторичных операций, таких как лакирование и монтаж;
- методом инжекции смолы в закрытую форму. Это технология, в которой используется специальная оснастка, состоящая из двух частей: «матрицы» и ответной формы - пуансона. Суть метода заключается в том, что между матрицей и пуансоном укладывается сухой, предварительно раскроенный армирующий материал. Затем, при помощи специального оборудования, в закрытую форму под давлением инжектируется связующее. После отверждения готовое изделие извлекается из формы и подвергается механообработке, если требуется;
- ВМС-методом («Bulk Molding Compound»). ВМС-материал представляет собой механическую смесь тех же основных компонентов, что и SMC. Основным отличием является технология производства. При производстве препрегов ВМС применяется более короткое волокно (от 3 до 12-15 мм) и более высокая степень наполнения, что обеспечивает, с одной стороны, лучшую текучесть, а с другой стороны, возможность получения материала с более высокой огне- и химической стойкостью;
- методом DMC (Dough Moulding Compound) - прессования премиксов, пастообразных термореактивных прессматериалов на основе связующих, наполненных минеральными наполнителями и короткими волокнами;
- методом RIM (Reaction Injection Moulding) - литья деталей из ненаполненных термореактивных композиций, составленных из мономеров, с раздельной подачей компонентов композиции в камеру, где они смешиваются друг с другом, под давлением впрыскиваются в литьевую форму и быстро отверждаются;
- методом SRIM (Structural Reaction Injection Moulding) - в отличие от RIM ненаполненная термореактивная мономер-олигомерная композиция впрыскивается в пресс-форму под давлением 7-14 МПа, в которой находится пакет-заготовка, пропитывает ее и отверждается;
- методом RRIM (Reinforces Resin Injection Molding) - литья под давлением, отличающимся от RIM тем, что наполненные коротким волокном термореактивные композиции льют при повышенном давлении (до 2,5 МПа), так как они имеют большую вязкость;
- методом прессования на ленточном прессе.
В процессе изготовлении поддерживающего устройства 1 строительной конструкции указанными методами в его состав вводятся наполнители. При изготовлении поддерживающего устройства 1 строительной конструкции методами, не предусматривающими покрытие поверхности в форме, такое покрытие наносится после застывания получаемого изделия.
Реализация полезной модели возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических процессов и материалов.
Проведенные патентные исследования показали, что совокупность существенных признаков полезной модели не известна из уровня техники.