ГИБКАЯ УКРЕПЛЯЮЩАЯ ЛЕНТА, ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ ГРУНТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ
FLEXIBLE STRENGTHENING TAPE USED TO REINFORCE SOIL STRUCTURES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к гибкой укрепляющей ленте, предназначенной для использования при армировании грунтовых сооружений, а также к использованию подобной ленты при возведении армированных грунтовых сооружений.
Уровень техники
Армированное грунтовое сооружение состоит из утрамбованной засыпки, лицевой поверхности и арматуры, которая может быть связана или не связана с лицевой поверхностью.
Могут использоваться различные виды арматуры: жесткая металлическая лента, например, изготовленная из оцинкованной стали, гибкая укрепляющая лента, например, изготовленная на основе полиэфирных волокон. Они укладываются в грунт с интервалами, в зависимости от нагрузки, которая будет оказываться на сооружение, сжимающего усилия почвы, проявляющегося в трении между грунтом и арматурой.
Лицевая поверхность обычно изготавливается из готовых бетонных конструкций в виде плит или блоков, расположенных рядом друг с другом и закрывающих фронтальную грань сооружения.
Гибкая лента часто поставляется в виде лент длиной примерно от 3 до 10 метров, хотя могут использоваться более короткие или более длинные ленты. Ширина ленты, в целом, варьируется от 4 до 6 сантиметров, хотя, можно использовать ленты шириной 10, 25 сантиметров или даже более. Толщина варьируется, например, примерно от 1 миллиметра до нескольких сантиметров, но, в целом, составляет от 1 до 6 миллиметров.
Укрепляющая лента предназначена для передачи усилия через грунт или почву и, таким образом, распределения нагрузки.
В частности, необходимо обеспечить передачу усилия между лентой и засыпкой, в которую она уложена. Следовательно, лента должна иметь достаточную площадь поверхности для того, чтобы трение могло обеспечивать необходимое сопротивление сдвигу на единицу длины.
Кроме этого, предпочтительно, чтобы лента могла обеспечивать передачу нагрузки по всей ее длине, а, следовательно, имела высокое сопротивление сдвигу.
Предлагались решения, направленные на повышение трения между арматурой и грунтом для того, чтобы, в частности, сократить количество используемой арматуры, необходимой для укрепления сооружения и/или повышения прочности сооружения.
В патентном документе FR 2325778 раскрывается металлическая арматура, в которой последовательно установленные ребра увеличивают коэффициент трения между грунтом и арматурой.
В патентном документе ЕР 0818577 раскрывается гибкая арматура, в которой вытянутый, но не плоский сердечник окружен удерживающими бугорками, выступающими над сердечником.
Подобные решения, хотя они и позволяют повысить коэффициент трения между грунтом и арматурой, имеют определенные недостатки. В частности, подобная предлагаемая арматура неудобна в использовании, а наличие выступающих элементов означает, что ее необходимо транспортировать лежа. Штабелирование также затруднено.
Раскрытие изобретения
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы найти решение, предлагающее не просто арматуру, которая обладает повышенным коэффициентом трения между грунтом и арматурой, но также и проста в использовании.
Таким образом, изобретением предлагается гибкая укрепляющая лента, по существу, с постоянной толщиной «е», предназначенная для использования при армировании грунтовых сооружений, содержащая центральный участок, проходящий продольно, для выдерживания растягивающего усилия, а также, по меньшей мере, один боковой участок переменной ширины, состоящий из множества сегментов, идущих непрерывно вдоль центрального участка.
Предпочтительно, укрепляющая лента по настоящему изобретению может быть скручена в рулон, что упрощает ее складирование, транспортировку и установку, например, путем разматывания упомянутой укрепляющей ленты на объекте, когда ее требуется уложить в засыпку.
В контексте настоящего изобретения фраза «центральный участок, проходящий продольно, для выдерживания растягивающего усилия» означает участок укрепляющей ленты, проходящий в длину, вдоль продольной оси упомянутой ленты. Подобный участок является непрерывным по всей длине упомянутой ленты для того, чтобы она могла выдерживать растягивающее усилие. Предпочтительно, ширина упомянутого участка, по существу, постоянна по всей длине упомянутой ленты.
Фраза «боковой участок» означает участок укрепляющей ленты, расположенный с одной и/или другой стороны центрального участка, проходящего продольно для выдерживания растягивающего усилия.
Подобный боковой участок по настоящему изобретению имеет переменную ширину и состоит из множества сегментов. Сегменты могут быть расположены по всей длине центрального участка, выдерживающего растягивающее усилие, либо вдоль лишь части этого участка. Изменение ширины бокового участка, по меньшей мере, объясняется наличием упомянутых сегментов, однако, допускается переменная ширина и других частей бокового участка.
Разумеется, понятие ширина относится к расстоянию вдоль оси, перпендикулярной продольной оси, а также к оси, проходящей через толщину ленты.
Фраза «по существу, с постоянной толщиной» означает толщину, изменяющуюся весьма незначительно по всей ширине и по всей длине укрепляющей ленты. Между тем, возможны минимальные изменения по толщине в результате отклонений в параметрах процесса, например, при экструзионном прессовании.
Термин «сегменты» означает участки материала, расположенные непрерывно вдоль участка, выдерживающего растягивающее усилие, при этом ширина бокового участка равна нулю, по меньшей мере, в определенной точке между двумя последовательными сегментами упомянутого бокового участка. В результате этого ширина бокового участка изменяется от 0 до максимальной ширины сегмента в тех областях бокового участка, где имеются подобные сегменты.
Сегменты могут быть разнообразной формы. В целом, сегменты, по меньшей мере, имеют очертание в виде прямой части, расположенной параллельно продольной оси. Предпочтительно, две последовательные прямые части разделены между собой расстоянием, равным, по меньшей мере, их собственной длине.
Сегменты могут иметь постоянную ширину, в частности, они могут быть квадратом или прямоугольником, либо они могут иметь переменную ширину.
Предпочтительно, сегменты равномерно распределены вдоль продольной оси, в частности, вдоль всей продольной оси гибкой укрепляющей ленты.
Между тем, гибкая укрепляющая лента может содержать две части, одну с боковыми сегментами, а другую, постоянной ширины 1, без боковых сегментов.
Гибкая укрепляющая лента по настоящему изобретению также может обладать одним или более из следующих необязательных признаков, по отдельности или в совокупности:
- центральный участок, по существу, состоит из волоконно-армирующей полимерной матрицы;
- волокна в боковом участке переменной ширины отсутствуют;
- боковой участок переменной ширины расположен с каждой стороны участка, выдерживающего растягивающее усилие;
- максимальная ширина каждого из сегментов бокового участка переменной ширины меньше либо равна ширине участка, выдерживающего растягивающее усилие;
- сегменты бокового участка переменной ширины имеют форму параллелепипеда, например трапеции;
- сегменты бокового участка переменной ширины имеют треугольную форму;
- форма сегментов бокового участка переменной ширины включает изогнутые части, которые соединяют центральный участок, выдерживающий растягивающее усилие, с прямыми частями, расположенными параллельно упомянутому центральному участку;
- протяженность сегментов бокового участка переменной ширины составляет от 20 до 80% длины центрального участка.
Изобретение также направлено на катушку с гибкой укрепляющей лентой, содержащую сердечник, вокруг которого намотана гибкая укрепляющая лента по настоящему изобретению.
Изобретение также относится к способу изготовления гибкой укрепляющей ленты, позволяющему получать гибкую укрепляющую ленту, по существу, одинаковой толщины и ширины, в частности методом экструзионного прессования, при котором сегменты материала обрезаются, по меньшей мере, с одного продольного края, образуя множество сегментов.
По другому варианту осуществления прессуемый материал экструдируется через экструзионную головку, по существу, прямоугольной формы, короткая сторона которой соответствует требуемой толщине гибкой укрепляющей ленты, а длинная сторона может варьироваться для изменения поперечного сечения упомянутой экструзионной головки во время экструзионного прессования для формирования множества сегментов.
По другому варианту осуществления прессуемый материал экструдируется через экструзионную головку, по существу, прямоугольной формы, короткая сторона которой соответствует требуемой толщине гибкой укрепляющей ленты, а длинная сторона соответствует ее максимальной ширине, при этом упомянутая экструзионная головка во время экструзионного прессования перемещается взад и вперед в направлении ее длинной стороны для формирования множества сегментов.
По другому варианту осуществления прессуемый материал экструдируется через экструзионную головку, по существу, прямоугольной формы, короткая сторона которой соответствует требуемой толщине гибкой укрепляющей ленты, а длинная сторона соответствует максимальной ширине, при этом прессуемый подобным образом материал проходит калибровочный шаблон, по существу, прямоугольной формы, короткая сторона которого соответствует требуемой толщине гибкой укрепляющей ленты, а длинная сторона соответствует ее максимальной ширине, упомянутый калибровочный шаблон перемещается взад и вперед в направлении длинной стороны, по мере того как прессуемый материал проходит через калибровочный шаблон для формирования множества сегментов.
По другому варианту осуществления прессуемый материал экструдируется через экструзионную головку, по существу, прямоугольной формы, короткая сторона которой соответствует требуемой толщине гибкой укрепляющей ленты, длинная сторона соответствует ширине центрального участка, а боковые сегменты крепятся, например, пристегиванием, сваркой или сцеплением.
По другому варианту осуществления прессуемый материал экструдируется для образования центрального участка армирующей ленты, который затем помещается в пресс-форму, в которую прессуемый материал добавляется таким образом, чтобы образовать и присоединить, например, при помощи сварки, боковые сегменты.
Прессуемый материал может быть полимерной матрицей, в которую вставляются сплошные волокна, при этом упомянутые сплошные волокна во время процесса экструзионного прессования удерживаются в натяжении для армирования участка гибкой укрепляющей ленты проходящего продольно и выдерживающего растягивающее усилие.
Изобретение также относится к армированному грунтовому сооружению, содержащему, по меньшей мере, одну укрепляющую ленту по настоящему изобретению.
Дополнительным предметом изобретения является способ возведения армированного грунтового сооружения, при котором лицевая поверхность укладывается поперек фронтальной грани сооружения, ограничивая объем, заполняемый засыпкой, арматура устанавливается в районе упомянутого объема, упомянутый объем заполняется засыпным материалом, засыпной материал утрамбовывается, при этом упомянутая арматура содержит, по меньшей мере, одну укрепляющую ленту по настоящему изобретению.
По одному из вариантов осуществления, этап на котором устанавливается арматура, содержит этап разматывания упомянутой арматуры с катушки.
Перечень фигур чертежей
Изобретение будет легче для понимания после ознакомления с прилагаемым описанием, приведенным исключительно в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - показан схематический вид в перспективе первого варианта осуществления гибкой армирующей ленты по настоящему изобретению;
фиг.2 - показан схематический вид в перспективе второго варианта осуществления гибкой армирующей ленты по настоящему изобретению;
фиг.3 - показан схематический вид в перспективе третьего варианта осуществления гибкой армирующей ленты по настоящему изобретению;
фиг.4 - показан схематический вид в сечении армированного грунтового сооружения по настоящему изобретению на этапе строительства.
Для большей ясности отдельные компоненты на фигурах не обязательно показаны в масштабе. На подобных фигурах идентичные элементы обозначены идентичными позициями.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показан вид в перспективе первого варианта осуществления гибкой укрепляющей ленты (10) по настоящему изобретению.
Полимерная матрица, например, изготовлена на основе полиэтилена, полипропилена, ПВХ.
Волокна, предпочтительно, являются полимерными волокнами, например, на основе полиэфира, полиамида или полиолефина. В дополнение к полимерным волокнам могут использоваться металлические волокна или натуральные волокна, например, на основе пеньки. Предпочтительно, полимерные волокна являются сплошными волокнами.
Укрепляющая лента 10 имеет толщину «е», которая, по существу, постоянна по всей ширине, а также вдоль продольной оси. Она состоит из центрального участка 100, проходящего продольно для выдерживания растягивающего усилия, и двух симметричных боковых участков 105, расположенных с каждой стороны центрального участка 100. Каждый боковой участок 105 содержит множество сегментов 110, расположенных единообразно вдоль продольной оси. Каждый сегмент 110 состоит из прямой части 112 и двух изогнутых частей 114, соединяющих торцы прямых частей 112 с областью бокового участка нулевой ширины.
1
2
3
2
3
2
3
1
2
3
1
Части 114 изображены в виде круглых дуг. Ширина l центрального участка 100 является постоянной вдоль продольной оси, а ширина каждого из боковых участков 105 непрерывно изменяется от 0 до l, l, где l, l соответствуют максимальной ширине сегментов в области, соответствующей прямой части 112. По одному из вариантов осуществления l равно l. Максимальная ширина гибкой армирующей ленты равна l, где l=l+l+l, а ее минимальная ширина равна l.
1
2
2
Сегменты 110 распределены вдоль продольной оси с постоянным интервалом Р, где Р=d+d, при этом d; соответствует длине прямого участка 112, а d соответствует интервалу между двумя последовательными торцами двух последовательных прямых частей 112.
На фиг.2 изображен вид в перспективе другого варианта осуществления гибкой укрепляющей ленты по настоящему изобретению, при котором сегменты имеют иную форму. В данном случае сегменты 110 по фиг.1 заменены на сегменты 120. Сегмент 120 имеет форму трапеции, у которой прямая часть 122 проходит параллельно продольной оси, а две прямые части 125, 126 соединяют торцы прямой части 112 под углом с областью боковой части нулевой ширины, проходящей вдоль прямой части 124.
3
4
5
6
3
5
4
Сегменты 120 распределены вдоль продольной оси с постоянным интервалом Р, где Р=d+d+d+d, при этом d и d соответствуют длине проекции на продольную ось угловых частей 126 и 125, d соответствует длине прямой части 124, a d6 соответствует длине прямой части 122.
Укрепляющая лента, изображенная на фигурах 1 и 2, может быть получена за счет обрезания торцов ленты шириной 1 с целью удаления материала между сегментами 110 или 120.
1
Также возможно изготавливать подобную ленту при помощи прямого прессования, непрерывно изменяя ширину экструзионной головки с l до 1 во время процесса экструзионного прессования.
2
3
На фиг.3 изображен альтернативный вариант осуществления гибкой укрепляющей ленты по фиг.2, при котором сегменты 130, имеющие такую же геометрию, что и сегменты 120, расположены не симметрично вдоль продольной оси, а со смещением относительно друг друга в продольном направлении. В одном из вариантов осуществления максимальная ширина l, l боковых участков одинакова, а боковые участки 105 с переменной шириной расположены таким образом, чтобы ширина укрепляющей ленты была постоянной по всей длине.
2
Лента, подобная данной ленте может быть получена за счет обрезания торцов ленты шириной l+l.
Однако, предпочтительно производить подобную ленту прямым прессованием, перемещая экструзионную головку постоянной ширины взад и вперед во время процесса экструзионного прессования для формирования сегментов 130.
Изобретение также относится к способу возведения армированного грунтового сооружения.
Подобный способ изображен на фиг.4. Утрамбованная засыпка 21, в которой распределены укрепляющие ленты 10 по настоящему изобретению, ограничена поперек фронтальной стороны сооружения лицевой поверхностью 23..образованной за счет размещения рядом друг с другом готовых элементов 24, а с задней стороны ограничена почвой 25.
Для придания конструкции определенной прочности, укрепляющие ленты 10 могут быть соединены с элементами 24 лицевой поверхности, а также могут заходить на определенное расстояние в засыпку 21. Подобные укрепляющие ленты 10 играют определенную роль в укреплении грунта, находящегося в армированной области Z, за лицевой поверхностью 23.
В подобной армированной области Z материал засыпки 21 очень прочен, поскольку он армирован укрепляющей лентой 10. За счет этого он может выдерживать сдвиговое напряжение, воздействующее на него в результате растягивающего усилия, которому подвергается укрепляющая лента 10. Подобная армированная область Z разумеется должна быть достаточной толщины, чтобы удерживать лицевую поверхность 23, по существу, на месте.
Простое соединение укрепляющих лент с тыльной стороной элементов 24 лицевой поверхности, таким образом, позволяет удерживать лицевую поверхность прижатой к засыпке, объем которой может быть значительным.
В типовой конструкции, изображенной на фиг.4, укрепляющие ленты 10 расположены друг над другом в горизонтальных плоскостях, чередующихся по высоте сооружения.
Порядок возведения сооружения, показанного на фиг.4, может быть следующим:
a) сборка отдельных элементов 24 лицевой поверхности таким образом, чтобы впоследствии можно было заполнить их до определенной высоты засыпкой. Как известно, возведение и расположение элементов лицевой поверхности можно упростить за счет сборки компонентов, расположенных между ними;
b) установка укрепляющих лент 10 в уже имеющейся засыпке, после их незначительного натяжения;
c) укладка засыпного материала поверх только что установленных укрепляющих лент 10, до следующего уровня укрепляющих лент 10, расположенных с задней стороны элементов 24 лицевой поверхности. Подобный засыпной материал утрамбовывается по мере укладки;
d) повторение этапов от а) до с), пока не будет достигнут самый верхний уровень засыпки.
Следует отметить, что возможны многочисленные альтернативные формы описанного выше сооружения и способы их реализации.
Также можно использовать гибкие укрепляющие ленты по настоящему изобретению, фиксируя их в стенке 25 почвы путем закрепления их в упомянутой стенке, например, при помощи крюков, колец, вбитых в стенку 25, либо иных средств, известных специалистам в данной области техники.
Изобретение не ограничивается данными вариантами осуществления и должно трактоваться как неограничивающее, включая любые аналогичные варианты осуществления.