УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ, НАТЯЖЕНИЯ И ОТПУСКА АРМАТУРЫ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к строительству и может быть использовано при изготовлении предварительно напряженных строительных конструкций, а также для испытаний при определении механических свойств арматуры, в том числе, выполненной из композитных материалов.
Известен анкер стержня стеклопластиковой арматуры по патенту RU 2032044 (опубл. 27.03.95 Бюл. №9), включающий заполненный композитом стакан с торцевыми диафрагмами, в котором с возможностью изгиба установлены стержни арматуры.
Недостатком устройства является невозможность многократного закрепления и использования анкера, а также отсутствие возможности регулирования натяжения и отпуска арматуры.
Известно устройство для захвата арматуры при ее натяжении в процессе изготовления напряженно армированных железобетонных изделий по a.c. SU 115400 (заявленное 6 июля 1955 г.), состоящее из корпуса с тремя цилиндрическими губками, пружиной и толкателем.
Недостатком данного устройства является то, что отсутствует возможность регулирования натяжения и отпуска арматуры, а также при использовании данного устройства для натяжения композитной арматуры происходит «перекусывание» стержня в зажимных губках.
Наиболее близким аналогом является зажим для арматуры по а.с. SU 1565994 (опубл. 23.05.90, Бюл. №19), содержащий полый корпус с установленными в нем зажимными губками и резьбой на наружной поверхности, на которую навинчены упорная труба и накидная гайка, причем упорная труба служит для натяжения и отпуска арматуры, а накидная гайка крепит зажимные губки.
Недостатком данного устройства является то, что при эксплуатации устройства невозможно получить достоверную информацию о величине натяжения арматуры, а также при использовании данного устройства для натяжения композитной арматуры происходит «перекусывание» стержня в зажимных губках. Перекусывание арматуры происходит из-за продольного перекоса секторов при заклинивании губок в конусном отверстии корпуса.
Предлагаемой полезной моделью решается задача создания устройства, устраняющего продольный перекос зажимных губок и обеспечивающее разрыв композитной арматуры между захватами, а также позволяющее регулировать величину натяжения арматуры и производить отпуск натяжения арматуры после набора бетоном требуемой прочности.
Для достижения указанного технического результата в устройстве для закрепления, натяжения и отпуска арматуры по первому варианту, содержащем полый корпус, зажимные губки, накидную гайку, упорную резьбовую трубу, зажимные губки выполнены с удлиненной хвостовой частью, имеющей дополнительные кольцевые канавки, выступы конической и цилиндрической формы, в устройство дополнительно введены пружинные кольца, пружина, регулировочные гайка и винты, причем пружинные кольца размещены в кольцевых канавках зажимных губок, регулировочная гайка размещена на корпусе, а регулировочные винты установлены в радиальных отверстиях накидной гайки, расположенных в зоне конусности дополнительных кольцевых конических выступов. В частном случае исполнения количество регулировочных винтов может быть равно количеству разрезных секторов зажимных губок, а хвостовая часть губок может быть завершена выступом цилиндрической формы.
Отличительными признаками предлагаемого устройства по первому варианту от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является следующее.
Во-первых, зажимные губки выполнены с удлиненной хвостовой частью, имеющей дополнительные кольцевые канавки, выступы конической и цилиндрической формы, в устройство дополнительно введены пружинные кольца, пружина, регулировочные гайка и винты, причем пружинные кольца размещены в кольцевых канавках зажимных губок, регулировочная гайка размещена на корпусе, а регулировочные винты установлены в радиальных отверстиях накидной гайки, расположенных в зоне конусности дополнительных кольцевых конических выступов.
Во-вторых, количество регулировочных винтов может быть равно количеству разрезных секторов зажимных губок, а хвостовая часть губок может быть завершена выступом цилиндрической формы.
Для достижения указанного технического результата в устройстве для закрепления, натяжения и отпуска арматуры по второму варианту, содержащем полый корпус, зажимные губки, накидную гайку, упорную резьбовую трубу, зажимные губки выполнены с удлиненной хвостовой частью, имеющей дополнительные кольцевые канавки, выступы конической и цилиндрической формы, в устройство дополнительно введены продольно-разрезной вкладыш, пружинные кольца, пружина, регулировочная гайка, причем продольно-разрезной вкладыш с одной стороны имеет коническую форму по внутренней и наружной поверхности, с другой имеет ступенчатую цилиндрическую поверхность, а на наружной поверхности выполнены кольцевые канавки, регулировочная гайка размещена на корпусе, пружинные кольца размещены в кольцевых канавках зажимных губок и вкладышей, кроме того, часть внутренней поверхности накидной гайки выполнена конической формы, а хвостовая часть зажимных губок может быть завершена выступом цилиндрической формы.
Отличительными признаками предлагаемого устройства по второму варианту, от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является следующее.
Во-первых, зажимные губки выполнены с удлиненной хвостовой частью, имеющей дополнительные кольцевые канавки, выступы конической и цилиндрической формы, в устройство дополнительно введены продольно-разрезной вкладыш, пружинные кольца, пружина, регулировочная гайка, причем продольно-разрезной вкладыш с одной стороны имеет коническую форму по внутренней и наружной поверхности, с другой имеет ступенчатую цилиндрическую поверхность, а на наружной поверхности выполнены кольцевые канавки, регулировочная гайка размещена на корпусе, пружинные кольца размещены в кольцевых канавках зажимных губок и вкладышей, кроме того, часть внутренней поверхности накидной гайки выполнена конической формы.
Во вторых, хвостовая часть зажимных губок может быть завершена выступом цилиндрической формы.
Благодаря наличию этих признаков создано устройство, позволяющее устранить продольный перекос зажимных губок, что обеспечивает равномерное обжатие стержня по длине зажимных губок. Это позволяет при испытаниях на растяжение обеспечить разрыв стержня вне зажимных губок. Введение дополнительных элементов позволяет производить легкую разборку устройства, получить достоверную информацию по величине натяжения, а следовательно о величине предварительного напряжения в арматуре. Кроме того механизм натяжения одновременно является механизмом плавного снятия напряжения в арматуре после набора бетоном требуемой прочности.
Предлагаемое устройство для закрепления, натяжения и отпуска арматуры приведено на фиг.1-6
На фиг.1 показано устройство для закрепления, натяжения и отпуска арматуры, после устранения провисов арматуры (вариант 1).
На фиг.2 показан разрез А-А (вариант 1).
На фиг.3 показано устройство для закрепления, натяжения и отпуска арматуры, в положении максимального натяжения арматуры (вариант 1).
На фиг.4 показано устройство для закрепления, натяжения и отпуска арматуры, после устранения провисов арматуры (вариант 2).
На фиг.5 показан разрез Б-Б (вариант 2).
На фиг.6. показано устройство для закрепления, натяжения и отпуска арматуры, в положении максимального натяжения арматуры (вариант 2).
Устройство для закрепления, натяжения и отпуска арматуры по первому варианту содержит корпус 1 (фиг.1), внутри которого установлены зажимные губки 2, накидную гайку 3, пружину 4, упорную трубу 5, регулировочную гайку 6, пружинное кольцо 7 и регулировочные винты 8.
Зажимные губки 2 выполнены в виде многодельных секторов (фиг.3), с внутренней полостью для размещения арматуры 9, а наружная поверхность выполнена с чередованием конической и цилиндрической поверхностей, причем конусные поверхности зажимных губок одинаковые по направлению и величине угла конуса и совпадают с углом внутренней конусной поверхности корпуса 1. В хвостовой части зажимных губок 2 выполнены кольцевые канавки и выступы конической и цилиндрической формы.
На наружной поверхности корпуса 1 выполнена резьба, на которой установлена упорная труба 5 и регулировочная гайка 6. Специальный ключ 10 предназначен для разборки устройства.
Устройство для закрепления, натяжения и отпуска арматуры по второму варианту содержит корпус 1 (фиг.4), внутри которого установлены зажимные губки 2, накидную гайку 3, пружину 4, упорную трубу 5, регулировочную гайку 6, пружинные кольца 7, 11, продольно-разрезной вкладыш 12, причем продольно-разрезной вкладыш с одной стороны имеет коническую форму по внутренней и наружной поверхности, с другой имеет ступенчатую цилиндрическую поверхность, а на наружной поверхности выполнены кольцевые канавки. Регулировочная гайка 6 размещена на корпусе 1, пружинное кольцо 7 размещено в кольцевой канавке зажимных губок 2, а пружинное кольцо 11 размещено в кольцевой канавке вкладышей 12, кроме того, часть внутренней поверхности накидной гайки 3 выполнена конической формы.
Зажимные губки 2 выполнены в виде многодельных секторов (фиг.5) с внутренней полостью для размещения арматуры 9, а наружная поверхность выполнена с чередованием конической и цилиндрической поверхностей, причем конусные поверхности зажимных губок 2 одинаковые по направлению и величине угла конуса и совпадают с углом внутренней конусной поверхности корпуса 1. В хвостовой части зажимных губок 2 выполнены кольцевые канавки и выступы конической и цилиндрической формы. Вкладыш 12 выполнен в виде многодельных секторов с внутренней полостью для размещения секторов зажимных губок 2 и пружины 4. Сектора вкладыша 12 устанавливают в корпус 1, сжимая пружину 4 до положения касания внутренней конусной части вкладыша по коническому выступу зажимных губок 2. Вкладыш 12 фиксируют по проточке пружинным кольцом 11.
Конусные поверхности вкладыша 12 и накидной гайки 3 при сборке устройства касаются друг друга, а по величине угла равны или близки.
В устройстве для закрепления, натяжения и отпуска арматуры по второму варианту, также как и устройстве по первому варианту, на наружной поверхности корпуса 1 выполнена резьба, на которой установлена упорная труба 5 и регулировочная гайка 6. Специальный ключ 10 предназначен для разборки устройства.
Устройство, выполненное по первому варианту исполнения работает следующим образом.
При монтаже устройства продольно-разрезные секторы зажимных губок 2, объединенные пружинным кольцом 7, под действием арматуры 9 раздвигаются, сжимают пружину 4, пропускают стержень и создают предварительное закрепление арматуры. Далее регулировочные винты 8 в накидной гайке 3 перемещают до касания их с конусной поверхностью каждого сектора зажимных губок. Выполнение углов конусов одинаковыми устраняет перекос секторов губок и создает одинаковые усилия обжатия арматуры по длине губок.
При натяжении арматуры 9 сектора зажимных губок 2 по конической поверхности вдвигаются в корпус 1 и создают обжатие арматуры. Для устранения продольного перекоса секторов конусные поверхности зажимных губок 2 скользят по сферической поверхности регулировочных винтов 8 и создают обжатие арматуры по длине зажимных губок.
При монтаже устройства по второму варианту исполнения продольно-разрезные секторы зажимных губок 2, объединенные пружинным кольцом 7, под действием арматуры 9 также раздвигаются, сжимают пружину 4, пропускают арматурный стержень и создают предварительное закрепление арматуры.
Во втором варианте исполнения вместо винтов 8 применен продольно-разрезной вкладыш 12, объединенный пружинным кольцом 11.
После предварительного закрепления арматуры для устранения продольных перекосов секторов зажимных губок перемещают накидную гайку 3, которая конической поверхностью прижимает конические поверхности зажимных губок 2 и вкладышей 12. При натяжении арматуры 9 сектора зажимных губок 2 по конической поверхности перемещаются в направлении корпуса 1 и создают обжатие арматуры 9.
Устранение продольных перекосов секторов губок и равномерное обжатие арматуры при натяжении по длине устройства обеспечивается за счет равномерного радиального смещения секторов по конусам. При равенстве углов конусности радиальные смещения секторов по длине губок одинаковы.
Натяжение арматуры в устройствах по первому и второму вариантам производят одним и тем же методом.
При натяжении арматуры в производственных условиях используются упорная труба 5 и регулировочная гайка 6, навернутые по резьбе корпуса 1.
Натяжение арматуры производят в два этапа.
1
На первом этапе выбирают зазоры и устраняют провисы арматуры. Для этого вращением упорной трубы 5 (фиг.1, 4) корпус 1 отодвигают от борта опалубки 13 на расстояние t, а затем регулировочную гайку 6 упирают в торец трубы 5.
2
1
2
На втором этапе производят натяжение арматуры до достижения величины проектного предварительного напряжения. Для этого упорную трубу 5 (фиг.3, 6) перемещают с корпуса 1 в упор стенки опалубки 13. Величина зазора t определяет значение напряжения в арматуре. Общее перемещение корпуса 1 от опалубки 13 составляет величину t+t.
Плавный отпуск арматуры после достижения бетоном требуемой прочности производят перемещением упорной трубы 5 в обратном направлении.
Разборка и съем устройства с арматуры осуществляют с помощью клинового ключа 10, устанавливаемого в зазор L.
Были проведены испытания устройств для определении временного сопротивления при растяжении композитной арматуры «Лиана», выполненной по патенту на ПМ №82246, ООО КНПО «Уральская Армирующая Компания» (www.armatura-liana.com). Для этого были изготовлены захваты первого и второго вариантов исполнения. Длина зажимных губок в обоих вариантах составила 75 мм. Дополнительное место поджатия губок выполнено на длине 50 мм от основного конуса. Углы конусов составили 15°30′.
При испытаниях на разрывной машине разрыв стержня арматуры в обоих вариантах исполнения произошел между захватами. Временное сопротивление разрыву составило 1638 Мпа.
Апробация механизма натяжения арматуры была произведена на опытной форме длиной 7,2 метра. В качестве арматуры была применена стеклопластиковая арматура «Лиана» диаметром 5 мм. Для натяжения применены захваты 2-го варианта исполнения с установкой на корпусе по резьбе М30×1,5 упорной трубы длиной 65 мм и регулировочной гайкой длиной 18 мм. Требуемая величина предварительного напряжения в арматуре должна составить 700 Мпа.
Работы были проведены в два этапа.
1
На первом этапе были устранены провисы арматуры в форме до достижения величины защитного слоя бетона 20 мм. Величина перемещения составила t=6,5 мм. Затем регулировочная гайка была закручена до торца упорной трубы.
На втором этапе композитная арматура была натянута до достижения проектного напряжения.
2
2
Определение зазора t производится следующим образом. Из результатов механических испытаний композитной арматуры известно, что при напряжении 700 Мпа относительное удлинение арматуры составляет 0,66%. При перерасчете на длину 7,2 мм величина t=47,5 мм.
2
1
2
Величина t замерялась по зазору между регулировочной гайкой и упорной трубой. Общая величина перемещения захвата составила t+t=54 мм. Для осуществления снятия напряжения в арматуре упорную трубу вращают в обратном направлении.
Разборка захвата производится с помощью клинового ключа, устанавливаемого в зазоре L между накидной гайкой и цилиндрическим выступом зажимных губок.
Таким образом, выполнение секторов зажимных губок с удлиненной хвостовой частью позволило организовать места для дополнительного подвижного крепления губок, что обеспечило равномерное обжатие композитной арматуры без «перекусывания» в губках.
Дополнительное подвижное крепление зажимных губок выполнено за счет перемещения конусных поверхностей по сферическим поверхностям регулировочных винтов по первому варианту, либо по коническим поверхностям продольно разрезных многодельных вкладышей по второму варианту.
Введение регулировочной гайки в механизм натяжения позволило получить объективную картину натяжения арматуры и реальное значение величины предварительного напряжения.
Механизм натяжения при перемещении упорной трубы в противоположном направлении обеспечивает плавный отпуск напряжения арматуры.
Выполнение на хвостовике удлиненной части зажимных губок цилиндрического выступа обеспечивает легкую разборку устройства при использовании специального ключа.