Композитная арматура

Полезная модель относится к строительству, а именно к композитной арматуре.
Известно устройство стержень композитной арматуры по патенту (RU №2613380 Е04С 5/07 (2006.01). Опубликовано: 16.03.2017 Бюл. №8), содержащее несущий стержень, выполненный с использованием профилирующей фильеры, с температурным режимом, разделенным на три зоны.
Рассмотренная композитная арматура имеет недостаточную несущую способность.
Известно устройство композитная арматура по патенту (WO/2001/051730 Е04С 5/07 (2006.01). Опубликовано: 19.07.2001), содержащая арматурные стержни, изготовленные из композита деполимеризующейся и полимеризующейся термопластической смолы и продольно ориентированных армирующих волокон, которые легко формируются в различные формы по длине, с возможностью механического сцепления с бетоном.
Рассмотренная композитная арматура имеет недостаточную несущую способность.
Известно устройство композитная арматура по патенту (RU № 2287647 Е04С 5/07 (2006.01). Опубликовано: 20.11.2006 Бюл. № 32),содержащая несущий стержень, рельеф поверхности стержня создан обмоточным жгутом, соотношение площадей сечений несущего стержня и обмоточного жгута находится в пределах от 3 до 25, обмоточный жгут в сечении имеет форму эллипса, большая ось которого расположена вдоль несущего стержня, а угол навивки составляет 30-70°.
Рассмотренная композитная арматура имеет недостаточную несущую способность.
Наиболее близким устройством является композитная арматура по патенту (RU №2620803 Е04С 5/07 (2006.01). Опубликовано: 29.05.2017 Бюл. №16), содержащая сердечник арматуры из нитей ровинга пропитаны связующим и намотку скрученного вокруг продольной оси, растянутого, с твердостью выше сердечника, жгутом, причем намотка пропитана от контакта с сердечником, и в нем образована канавка вдавливанием жгута.
Рассмотренная композитная арматура имеет недостаточную несущую способность.
Техническим результатом полезной модели является оптимизация моментов сопротивления композитной арматуры при пространственном позиционировании её для увеличения несущей способности.
Технический результат достигается в устройстве композитная арматура, включающая эллипсовидный сердечник из нитей ровинга пропитанных связующим и намотку, скрученную вокруг продольной оси, с твердостью выше сердечника, обмоточным жгутом имеющим в поперечном сечении форму эллипса, дополнительно пропитанного от контакта с сердечником и в сердечнике образована канавка вдавливанием жгута, причем величины осей эллипса сердечника композитной арматуры исполняют в пропорции с расчетными нагрузками по осям, длинную ось эллипсовидного сердечника совмещают с максимальным моментом сопротивления на арматуру в условиях ее пространственного позиционирования, меньшую ось эллипса обмоточного жгута в условиях его пространственного позиционирования вокруг сердечника располагают параллельно его продольной оси.
Отличительными признаками являются:
величины осей эллипса сердечника композитной арматуры исполняют в пропорции с расчетными нагрузками по осям, что позволяет оптимизировать моменты сопротивления композитной арматуры по осям  эллипсовидного сердечника при пространственном позиционировании её для увеличения несущей способности;
длинную ось эллипсовидного сердечника совмещают с максимальным моментом сопротивления на арматуру в условиях ее пространственного позиционирования, это дает возможность максимально учитывать геометрию арматуры в силовых нагрузках;
меньшую ось эллипса обмоточного жгута в условиях его пространственного позиционирования вокруг сердечника располагают параллельно его продольной оси, использование обмоточного жгута в форме эллипса, меньшая ось которого расположена вдоль сердечника, увеличивает общий момент сопротивления по арматуре, за счет формы и периодического повторения увеличенных геометрических размеров обмоточного жгута и улучшает несущие качества арматуры.
В табл. представлена взаимосвязь соотношения величин главных центральных осей эллипса и моментов сопротивления по аналитическим данным [5].
Моменты сопротивления по осям максимальной нагрузки, эллипса с разным увеличивающимся соотношением большей оси к меньшей 1,5625 и с площадью равной площади поперечного сечения круга 16мм, увеличились в 1,25 раза, т.е. на 25% (см. Табл.). Моменты сопротивления по оси минимальной нагрузки, в аналогичных условиях, уменьшились до 0,8 раза или -20%. Суммарные моменты сопротивления по обеим осям увеличились в 1,025 раза, т.е. на 2,5%.
На фиг. изображена арматура композитная с рельефом поверхности сердечника, созданным обмоточным жгутом эллипсовидной формы с расположением меньшей оси эллипса параллельно сердечнику: 1 - сердечник; 2 – обмоточный жгут.
Основным сырьем для производства стеклопластиковой арматуры является стеклоровинг. Он изготавливается путем расплавления алюмоборосиликатного стекла с последующим вытягиванием в нить толщиной от 10 до 20 микрон. Нити, пропитанные специальным замасливателем, собираются в пучок. Этот пучок и называется стеклоровингом.
Кроме ровинга для изготовления арматуры стеклопластиковой требуется:
смолы;
намоточный жгут (ровинг, который идет на обмотку стержня арматуры);
спирт этиловый;
ацетон;
дициандиамид.
Технология производства композитной арматуры заключается в следующем:
Нити ровинга со специального устройства (шпулярника) поступают на механизм натяжения, в котором они располагаются в соответствующем порядке.
Скомпонованные в нужном порядке нити проходят стадию сушки и предварительного подогрева горячим воздухом.
Подогретый ровинг погружают в пропиточную ванну; обмоточный жгут 2 пропитывается усиленно для более четкого пространственного позиционирования осей относительно сердечника 1.
Из ванны материал протягивается через фильеры для получения заданной площади сечения эллипсовидной формы в сечении будущей арматуры. На этой стадии получают сердечник и обмоточный жгут.
Толщина навивки зависит от типа арматуры: более толстая делается намоточным жгутом для классического устройства, тонкая при изготовлении стержней с песчаной посыпкой.
Подготовленная на обмоточнике арматура проходит туннельную печь. На входе в печь устанавливается узел, распределяющий по стержню песок. Если посыпка не предусмотрена, это устройство остается пустым. Туннельная печь предназначена для ускорения процесса полимеризации пропиточных смол.
Горячий жгут отправляется в охлаждающую ванну, где под проточной водой он полностью охлаждается.
Непрерывный, охлажденный пруток пропускается через протягивающий механизм, на выходе из которого производится резка прутка согласно заданному размеру.
Профилирующая фильера может быть выполнена, например, в виде разъемной стальной конструкции, состоящей из двух прямоугольников с отфрезерованной и обработанной канавкой полуэллипса по длине каждой части, которые при смыкании образуют эллипсную поверхность, соответствующую площади целевого устройства приравненной к площади заданной окружности.
Источники информации
1. Патент RU №2613380 Е04С 5/07 (2006.01). Опубликовано: 16.03.2017 Бюл. №8.
2. Патент WO/2001/051730 Е04С 5/07 (2006.01).Опубликовано: 19.07.2001.
3. Патент RU №2287647 Е04С 5/07 (2006.01). Опубликовано: 20.11.2006 Бюл. №32.
4. Патент RU № 2620803 Е04С 5/07 (2006.01). Опубликовано: 29.05.2017 Бюл. №16.
5. Справочник по сопротивлению материалов / Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В.; отв. ред. Писаренко Г.С. – 2-е изд., перераб. и доп. – Киев: Наук. думка, 1988. – 736 с. (58, 74 с.).
Показатель
Круг,Диаметр 16 мм
Эллипс
Длина осей, мм
16×16
20×12,8
32×8
Соотношение величин осей
i=1,0
i=1,5625
i=4
Площадь поперечного сечения, см<sup>2</sup>
2,0096
2,0096
2,0096
Момент сопротивления по максимальной оси, см<sup>3</sup>
0,40192
0,5024
0,80384
Момент сопротивления по минимальной оси, см<sup>3</sup>
0,40192
0,3215
0,20096
Суммарный момент сопротивления, см<sup>3</sup>
0,80384
0,8239
1,0048
Табл.