УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТЫКОВАНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к устройствам стыкования полимерных и композитных элементов, таких как трубы, канаты, арматурные стержни между собой и с металлическими элементами, и может быть использована в производстве строительных изделий и конструкций для соединения элементов, работающих на растяжение.
Известно устройство для стыкования композитной арматуры методом пайки серосодержащим припоем (патент РФ №126349, МПК Е04С 5/16, публ. 27.03.2013, бюлл. №9). Концы стыкуемых отрезков арматуры размещают в протяженный металлический лоток, заливают расплавом технической серы, который спаивает поверхность арматуры и внутренние стенки лотка. Прочность лотка на растяжение определяет прочность соединения. Недостатком известного способа является сложность его осуществления. Расплав серы является достаточно токсичным материалом, огне- и взрывоопасным. Работать с ним в производственных условиях - сложно.
Известны и широко применяются в промышленности транзитные (соединительные) кабельные чулки для временного соединения электрических кабелей (ООО «Асконта», https://чулок-кабельный.рф). Чулок представляет собой открытый с двух сторон рукав, сплетенный из металлической проволоки таким образом, что при продольном растяжении, рукав уменьшается в поперечном сечении. Соединяемые кабели вводятся с двух сторон чулка и фиксируются. При натяжении чулка продольным усилием гибкая проволочная сетка плотно прижимается к боковой поверхности оболочки кабеля и препятствует проскальзыванию.
Недостатком чулка, принятого в качестве прототипа, является низкая прочность на разрыв, и, как следствие, невозможность использования для стыкования арматуры диаметром более 6-8 мм, а простое увеличение плотности плетения всего чулка приводит к снижению его гибкости и, соответственно, качества сцепления со стыкуемыми элементами.
Технический результат заключается в обеспечении надежности соединения стыкуемых элементов, работающих на растяжение, их соосности, а также простоты исполнения устройства для стыкования конструктивных элементов.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом техническом решении устройство для стыкования конструктивных элементов выполняют в виде удлиняемого плетеного чулка, симметричного относительно середины, с переменной плотностью плетения, в котором количество и/или диаметр проволок возрастают от концов к середине. Для повышения прочности на разрыв и изгиб в месте максимального растягивающего усилия в стыке, стыковое устройство дополнительно усиливают металлическими или композитными стержнями или полосками, которые вводят в чулок по периметру вдоль стыкуемых элементов. Концы чулка фиксируют пояском.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вид сбоку стыкового соединения двух арматурных элементов, на фиг. 2 - разрез по А-А фиг. 1.
Устройство для стыкования конструктивных элементов состоит из плетеного гибкого сетчатого чулка 1, растяжимого в продольном направлении за счет уменьшения поперечного размера. Чулок 1 выполнен из металлических или композитных проволок 3, переплетенных под углом 30-60 градусов к продольной оси чулка. Проволоки 3 чулка 1 выполняют из гибких и упругих сортов стали или композитного материала. Для того чтобы обеспечить плотное прилегание чулка к боковой поверхности концов соединяемых элементов 2 чулок выполняют симметричным относительно середины с возрастающей от концов к середине плотностью плетения, прочность на растяжение которого - не менее 1,5 величины усилия в стыке. Концевые участки чулка (на фиг. 1 - L1) выполняют из сетки низкой плотности плетения. Следующие участки (L2 и L3) выполняют более плотного плетения исходя из требования необходимой прочности на растяжение.
Если необходимая прочность на разрыв чулка 1 недостаточна для восприятия расчетного усилия, стыковое устройство дополнительно усиливают металлическими или композитными стержнями 4 или полосками, которые размещают внутри чулка вдоль боковой поверхности стыкуемых элементов 2 в месте наибольших растягивающих усилий. В любом случае, прочность чулка без усилительных стержней 4, должна быть не менее 1,5 величины проектного усилия в стыке, а с усилительными элементами 4 - не менее 0,8 величины усилия в стыке.
Длину каждого участка принимают в зависимости от размера поперечного сечения стыкуемого элемента и коэффициента трения плетеной сетки чулка 1 и материала стыкуемого стержня 2 и определяют экспериментально. Для уменьшения длины чулка до необходимой величины и повышения сцепления поверхность стыкуемых элементов не должна быть очень гладкой и должна быть очищена от ржавчины, смазки и пр.
Работает устройство следующим образом. Плетеный чулок 1 с одного конца сжимают в продольном направлении, конец одного из стыкуемых элементов 2 заводят внутрь до середины чулка и одновременно, по меньшей мере на всю длину чулка, заводят внутрь дополнительные металлические или композитные стержни или полоски 4, располагая их вдоль боковой поверхности стыкуемого элемента 2; растягивают чулок 1 для уменьшения его диаметра и плотного обжатия элемента 2 и дополнительных стержней или полосок 4 и фиксируют напряженное состояние чулка инвентарным монтажным пояском 5. Затем, с противоположного конца, в чулок 1 с дополнительными стержнями или полосками 4 заводят второй стыкуемый элемент 2, растягивают чулок и фиксируют его пояском. Если прочности чулка на разрыв достаточно, то дополнительные стержни или полоски не обязательны, и в этом случае элементы 2 стыкуют только с помощью чулка 1.
Если по условиям работы в конструкции требуется иметь стык равнопрочный на растягивающую и сжимающую нагрузку, выполняют преднапряжение чулка специальным подтягивающим устройством с целью устранения зазора между торцами стыкуемых элементов. Для этого подтягивают чулок на введенный в него стыкуемый элемент.
Пример №1 реализации стыкового соединения предлагаемым устройством.
Требуется состыковать стальную арматуру Д=8 мм и композитный полимерный стержень Д=10 мм. Подбирают чулок, достаточный по прочности усилию в стыке. Конец стальной арматуры заводят в открытый чулок Д=(8-10)мм, сжатый и расширенный до приемлемой ширины, до его середины, затем растягивают и фиксируют в натянутом положении пояском. Затем с противоположного конца чулка аналогичным способом вводят композитный стержень и фиксируют вторым пояском.
Область применения стыкового устройства - соединение несвариваемых и трудносвариваемых материалов, например: два конца композитной арматуры, стальной арматуры, стальных канатов, полимерных стержней, деревянных стоек, труб, пучков металлических и полимерных композитных проволок, элементов произвольной формы сечения, квадратных, прямоугольных, треугольных и др., соединение элементов из разнородных материалов, в том числе, несвариваемых, хрупких, разного сечения, например, круглого и квадратного и т.п., быстроразъемные соединения. Особенность стыкового устройства состоит в том, что оно позволяет надежно и быстро соединять элементы, работающие на растяжение.