ОПОРНАЯ ШАЙБА

Полезная модель относиться к области гражданского и транспортного строительства, а именно к крепежным средствам конструкции из полимерных композиционных материалов, армированных волокнами в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Известна опорная шайба (см. патент на полезную модель №126034, МПК Е04F13/02), состоящая  из  расположенных  на  разных  уровнях опорной  поверхности  для  затягивающего  элемента,  опорной  поверхности для  основания  и  соединяющей  их  части,  выполненной  в  виде радиальных волн по всей длине образующих.
Недостаток предлагаемого решения связан с узким диапазоном применения данного типа шайб. Опорная шайба предназначена для прикрепления элементов покрытий и облицовок к опорным поверхностям, а не для соединения несущих элементов конструкций. Кроме того недостатком данных шайб, является тот факт, что при нагружении элемента внешними воздействиями в областях близких к отверстию (ослаблению) возникают главные напряжения, значительно превышающие расчетное сопротивление полимерного композиционного материала, что снижает прочность соединения.
).
Известна также опорная шайба, состоящая из опорной поверхности для затягивающего элемента, опорной поверхности для основания и соединяющей их части, при этом на поверхности шайбы, обращенной к опорной поверхности для основания выполнена фаска, наружный диаметр которой составляет 1,3 - 1,5 диаметра отверстия шайбы (см. DIN 6319 Шайба коническая, стальная, форма D. http
Недостатком конических шайб DIN 6319 является ограниченный диапазон диаметра крепежных элементов. Это связано с тем, что соединение конструкций из полимерных композиционных материалов, армированных волокнами в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях высокопрочными болтами диаметров менее 16 мм является нецелесообразным.
Крепеж осуществляют высокопрочными болтами диаметром от 16 до 48 мм. Использование данных шайб для соединения элементов из полимерных композиционных материалов армированных фиброволокнами, располагающимися в плоскости нормальной к оси высокопрочного болта, ограничено, так как их размеры не позволяют обеспечить прочность соединяемых элементов в зоне контакта. Это связано с недостаточной площадью контакта для распределения нагрузки и обеспечения требуемого уровня давления от высокопрочного болта по поверхности контакта шайбы с соединяемым элементом.
Предлагаемой    полезной    моделью   решается   техническая   задача    повышения прочности  соединяемых  элементов  из полимерных композиционных материалов, как  на стадии натяжения  высокопрочных  болтов, так и на  стадии  эксплуатации  конструкции  с данными типами соединений.
N
R
d
h=0,2(D-1,6d).
Для   решения   технической   задачи   в   заявляемой  опорной шайбе, состоящей из опорной поверхности для затягиваемого крепежного элемента и опорной поверхности для основания, внешний диаметр опорной шайбы определяется по формуле ,  где  - усилие натяжения высокопрочного болта;  - расчетное сопротивление композиционного материала;  - диаметр отвестия шайбы под крепежный элемент, а высота шайбы - по формуле Кроме того фаска, выполненная на отверстии со стороны опорной поверхности для основания имеет наружный диаметр равный 1,5 - 2 диаметра отверстия, а глубину - 0,45 - 0,50 высоты шайбы.
Предложенное техническое решение поясняется рисунком, на котором изображена на фиг. 1 - вид шайбы сверху, на фиг.2 - диаметральный разрез по А-А.
Опорная шайба состоит из опорной поверхности для затягиваемого крепежного элемента 1, опорной поверхности для основания 2, внутреннего отверстия под крепежный элемент 3 и фаски 4 между округлой поверхностью внутреннего отверстия 3 и плоской опорной поверхностью для основания 2.
N
R
d
h=0,2(D-1,6d).
d
h
Внешний диаметр опорной шайбы определяется по формуле , где  - усилие натяжения высокопрочного болта;  - расчетное сопротивление композиционного материала;  - диаметр отверстия шайбы под крепежный элемент, а высота шайбы - по формуле Кроме того, фаска, выполненная на отверстии со стороны опорной поверхности для основания имеет наружный диаметр равный 1,5 - 2  диаметра отверстия, а глубину - 0,45 - 0,50.
Размеры шайбы, определенные по указанным выше зависимостям, позволяют обеспечить оптимальное распределение давления от натяжения крепежного элемента по всей контактной поверхности шайбы и соединяемого элемента, что приводит к отсутствию зон отлипания шайбы и передачи давления по всей контактной поверхности. Кроме того, выполнение фаски определенного размера позволяет снизить главные краевые напряжения в соединяемых элементах в зоне ослабления (отверстия) при многоосном нагружении элементов, что позволяет обеспечить их прочность.
Как показали теоретические исследования и испытания конструкций, предложенный тип шайб значительно снижает уровень главных напряжений в зоне ослаблений соединяемых элементов из полимерных композиционных материалов, армированных волокнами в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях. Это дает возможность применения давно зарекомендованного в мостостроении, как наиболее надежного, технологичного и прочного способа соединения отдельных элементов с помощью высокопрочных болтов и в конструкциях из полимерных композиционных материалов по сравнению с описанными выше конструкциями шайб.
В сравнении с прототипом заявляемая шайба обеспечивает прочное и надежное соединение элементов из полимерных композиционных материалов, армированных волокнами в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях.