BR112020017888A2 - REINFORCEMENT CABLE WITH INCREASED DEGREE OF ADHESION - Google Patents
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Abstract
a invenção pode ser usada na produção de reforço protendido. o problema de interesse consiste em desenvolver um cabo de reforço com um maior grau de aderência, o referido cabo tendo garantia de estabilidade estrutural e provendo um maior grau de aderência com o concreto, durabilidade e resistência ao relaxamento de tensão. em um cabo de reforço, um fio central (1) é disposto ao longo do eixo do cabo e é configurado com ranhuras em espiral (2) tendo um passo que é igual ao passo da colocação do cabo. fios trançados de uma camada interna são dispostos dentro das ranhuras, cada um dos referidos fios estando em contato com o fio central e com dois fios adjacentes da camada interna. os fios trançados são dispostos helicoidalmente em intervalos iguais uns dos outros em uma camada externa, cada um dos referidos fios sendo disposto em uma ranhura entre os fios trançados da camada interna, e estando em contato com esta última.the invention can be used in the production of prestressed reinforcement. the problem of interest is to develop a reinforcement cable with a greater degree of adhesion, said cable guaranteeing structural stability and providing a greater degree of adhesion with concrete, durability and resistance to stress relaxation. in a reinforcement cable, a central wire (1) is arranged along the axis of the cable and is configured with spiral grooves (2) having a pitch that is the same as the step of laying the cable. braided strands of an inner layer are disposed within the grooves, each of said strands being in contact with the central strand and with two adjacent strands of the inner layer. the strands are helically arranged at equal intervals with each other in an outer layer, each of said strands being arranged in a groove between the strands of the inner layer and being in contact with the latter.
Description
CABO DE REFORÇO COM AUMENTO DO GRAU DE ADERÊNCIA Campo de invençãoREINFORCEMENT CABLE WITH INCREASED DEGREE OF GRADE Field of invention
[0001]A invenção refere-se à produção de cabos e pode ser usada na produção de reforço protendido projetado para protensão por meio de encostos e protensionamento com injeção de canais.[0001] The invention relates to the production of cables and can be used in the production of prestressed reinforcement designed for prestressing by means of backrests and prestressing with channel injection.
[0002]É conhecido um cabo de reforço de sete fios de acordo com GOST R 53772-2010, que consiste em um fio central com uma superfície lisa e seis fios trançados com um perfil periódico na forma de depressões de seção crescente sob uma geratriz cilíndrica da superfície do fio, dispostos em três filas longitudinais, em que os fios trançados são dispostos helicoidalmente em torno do fio central em uma camada concêntrica na qual cada fio trançado está em contato com o fio central e dois fios trançados adjacentes.[0002] A seven-wire reinforcement cable according to GOST R 53772-2010 is known, which consists of a central wire with a smooth surface and six braided wires with a periodic profile in the form of depressions of increasing section under a cylindrical generatrix of the wire surface, arranged in three longitudinal rows, in which the braided threads are helically arranged around the central thread in a concentric layer in which each braided thread is in contact with the central thread and two adjacent braided threads.
[0003]A desvantagem desse design é o grau relativamente baixo de aderência ao concreto. Embora o cabo conhecido formalmente tenha aderência mecânica adicional na direção do aparafusamento, no entanto, em geral, não provê alto grau de aderência com o concreto devido à baixa altura dos elementos de perfil periódico que não permitem manter a aderência mecânica durante o estreitamento de Poisson do cabo quando tensionado sob a ação da carga aplicada ao concreto reforçado. Além disso, os elementos descritos de perfil periódico transferem as tensões do reforço por meio de carregamento / cisalhamento para os fragmentos de concreto localizados diretamente nas depressões, transferindo a carga para o bloco por meio de tensões tangenciais. Além disso, o baixo grau de aderência se deve aos estreitos intervalos entre o círculo circunscrito em torno da seção do cabo e a superfície dos fios externos, que não deixam espaço para a formação de fortes cumes de concreto sob a geratriz do cabo. Outra desvantagem do cabo de reforço conhecido é uma diminuição na durabilidade e resistência ao relaxamento em comparação com um cabo semelhante feito de fios simples. Isso se deve ao fato de que o perfil periódico forma numerosos concentradores de tensões, que reduzem as próprias propriedades mecânicas e, além disso, o perfil periódico nas superfícies de contato causa contato pontual entre fios adjacentes, o que aumenta ainda mais a concentração de tensões e também reduz a resistência de relaxamento devido à introdução local de fios adjacentes uns nos outros nos pontos de contato e do deslocamento resultante para um menor raio de assentamento e um aumento direto no comprimento dos fios, levando a um aumento no comprimento do cabo quando usado em estruturas e, consequentemente, para uma diminuição da protensão.[0003] The disadvantage of this design is the relatively low degree of adhesion to the concrete. Although the formally known cable has additional mechanical adhesion in the direction of screwing, however, in general, it does not provide a high degree of adhesion with the concrete due to the low height of the periodic profile elements that do not allow to maintain the mechanical adhesion during Poisson's narrowing of the cable when tensioned under the action of the load applied to the reinforced concrete. In addition, the described elements of periodic profile transfer the reinforcement stresses by means of loading / shear to the concrete fragments located directly in the depressions, transferring the load to the block by means of tangential stresses. In addition, the low degree of adhesion is due to the narrow gaps between the circumscribed circle around the cable section and the surface of the external wires, which leave no space for the formation of strong concrete ridges under the cable generatrix. Another disadvantage of the known reinforcement cable is a decrease in durability and resistance to relaxation compared to a similar cable made of single threads. This is due to the fact that the periodic profile forms numerous stress concentrators, which reduce their own mechanical properties and, in addition, the periodic profile on the contact surfaces causes point contact between adjacent wires, which further increases the concentration of stresses and also reduces the relaxation resistance due to the local introduction of adjacent wires at each other at the contact points and the resulting displacement for a smaller laying radius and a direct increase in the length of the wires, leading to an increase in the length of the cable when used in structures and, consequently, for a decrease in prestressing.
[0004]A técnica anterior mais próxima do cabo de acordo com a presente invenção é um cabo de reforço de acordo com a patente RU 2431024, compreendendo um fio central e fios trançados com um perfil periódico, enrolados helicoidalmente em torno dele. O perfil periódico é provido na forma de saliências inclinadas acima da geratriz da superfície reduzida do cabo, e as áreas da superfície dos fios, estando em contato com outros fios, são providas na forma de planos achatados dispostos helicoidalmente. O perfil periódico é aplicado na área externa da superfície dos fios trançados, e os intervalos entre o círculo circunscrito em torno da seção do cabo e a superfície dos fios externos têm dimensões aumentadas em comparação com os intervalos no cabo com fio circular devido ao formato da seção dos fios e o arranjo dos fios tendo áreas que se estendem sobre a superfície externa do cabo em duas camadas, de modo que o contorno que conecta tangencialmente as áreas externas dos fios trançados é aproximado a um triângulo com cantos arredondados.[0004] The prior art closest to the cable according to the present invention is a reinforcement cable according to patent RU 2431024, comprising a central yarn and twisted wires with a periodic profile, helically wound around it. The periodic profile is provided in the form of projections inclined above the generatrix of the reduced surface of the cable, and the surface areas of the wires, being in contact with other wires, are provided in the form of flat planes arranged helically. The periodic profile is applied to the outer surface area of the braided wires, and the intervals between the circumscribed circle around the cable section and the surface of the outer wires have increased dimensions compared to the intervals on the circular corded cable due to the shape of the cable. section of the wires and the arrangement of the wires having areas that extend over the outer surface of the cable in two layers, so that the contour that tangentially connects the outer areas of the braided wires is approximated to a triangle with rounded corners.
[0005]O cabo conhecido tem um alto grau de aderência devido às superfícies inclinadas desenvolvidas formadas por uma seção triangular espiralada, que permite que as tensões do reforço sejam transmitidas ao concreto por meio de reações de suporte, ou seja, tensões normais, cujo valor admissível é maior que as tensões tangenciais, e também permite não perder o contato entre as superfícies do concreto e o reforço durante seu estreitamento de Poisson. Neste caso, grandes intervalos entre o círculo circunscrito em torno da seção do cabo e a superfície dos fios externos, que deixam espaço para a formação de fortes cumes de concreto sob a geratriz do cabo, e um contorno envolvente aumentado são fatores adicionais para aumentar o grau de aderência.[0005] The known cable has a high degree of adhesion due to the developed inclined surfaces formed by a spiraled triangular section, which allows the reinforcement stresses to be transmitted to the concrete through support reactions, that is, normal stresses, whose value allowable is greater than the tangential stresses, and also allows not to lose contact between the concrete surfaces and the reinforcement during its Poisson narrowing. In this case, large gaps between the circumscribed circle around the cable section and the surface of the external wires, which leave space for the formation of strong concrete ridges under the cable's generatrix, and an increased surrounding contour are additional factors to increase the degree of adherence.
[0006]Além disso, o cabo conhecido tem uma durabilidade aumentada em comparação com a técnica anterior discutida anteriormente devido ao contato de superfície entre os fios, um menor número de elementos de perfil periódico e sua disposição apenas nas áreas dos fios que se estendem para a superfície externa do cabo e acima da superfície comprimida plasticamente, o que reduz a concentração de tensão durante a aplicação.[0006] In addition, the known cable has an increased durability compared to the prior art discussed earlier due to the surface contact between the wires, a smaller number of elements of periodic profile and their arrangement only in the areas of the wires that extend to the outer surface of the cable and above the plastic compressed surface, which reduces the stress concentration during application.
[0007]A desvantagem do design de cabo conhecido é a estabilidade insuficiente de alto grau de aderência, que é limitada pela instabilidade estrutural do cabo causada pela possibilidade de pressionar um dos fios trançados da camada externa em um raio menor entre os fios trançados da camada interna com seu deslocamento lateral durante a passagem do cabo ao longo das polias e guias no processo de produção, como resultado do qual a posição mútua predeterminada dos fios é perdida e a superfície externa do cabo perde as superfícies inclinadas que proveem aderência por meio de intertravamento. Essa mudança na colocação do cabo leva a uma diminuição múltipla em seu grau de aderência ao concreto. Além disso, as mudanças locais na colocação do cabo levam a cargas aumentadas nos fios nos locais onde sua posição mútua muda, o que afeta negativamente a durabilidade e a resistência de relaxamento do cabo.[0007] The disadvantage of the known cable design is the insufficient stability of a high degree of adhesion, which is limited by the structural instability of the cable caused by the possibility of pressing one of the outer layer's braided wires in a smaller radius between the layer's braided wires internal with its lateral displacement during the passage of the cable along the pulleys and guides in the production process, as a result of which the predetermined mutual position of the wires is lost and the external surface of the cable loses the inclined surfaces that provide adhesion through interlocking . This change in cable placement leads to a multiple decrease in its degree of adhesion to the concrete. In addition, local changes in cable placement lead to increased loads on the wires where their mutual position changes, which negatively affects the cable's durability and relaxation resistance.
[0008]O objetivo da invenção é desenvolver um tal cabo de reforço com um maior grau de aderência, o referido cabo tendo garantia de estabilidade estrutural e, assim, provendo totalmente um maior grau de aderência com o concreto, durabilidade e resistência ao relaxamento.[0008] The objective of the invention is to develop such a reinforcement cable with a greater degree of adhesion, said cable having a guarantee of structural stability and, thus, providing a totally higher degree of adhesion with concrete, durability and resistance to relaxation.
[0009]O referido problema é resolvido pelo fato de que em um cabo de reforço com um maior grau de aderência, consistindo em um fio central e fios trançados helicoidalmente dispostos em torno dele em duas camadas concêntricas, em que ranhuras espirais são providas no fio central na direção da colocação do cabo com um passo igual ao passo da colocação do cabo, e os fios trançados da camada interna estão dispostos nessas ranhuras e cada um deles contata o fio central e dois fios trançados adjacentes da camada interna, e três fios trançados são dispostos helicoidalmente em intervalos iguais uns dos outros na camada externa, cada um dos ditos fios estando em contato com dois fios trançados adjacentes da camada interna, entre os quais está disposto na ranhura. Nesse caso, o mais racional é o design do cabo com seis fios trançados da camada interna, cada um deles é disposto em uma ranhura na superfície do fio central, e três fios da camada externa.[0009] This problem is solved by the fact that in a reinforcement cable with a greater degree of adhesion, consisting of a central wire and helically braided wires arranged around it in two concentric layers, in which spiral grooves are provided in the wire center in the direction of laying the cable with a pitch equal to the laying of the cable, and the twisted strands of the inner layer are arranged in these grooves and each of them contacts the central strand and two adjacent strands of the inner layer, and three stranded strands they are helically arranged at equal intervals with each other in the outer layer, each of said strands being in contact with two adjacent twisted strands of the inner layer, between which they are arranged in the groove. In this case, the most rational is the cable design with six twisted wires from the inner layer, each of which is arranged in a groove on the surface of the central wire, and three wires from the outer layer.
[0010]O fio central provido com ranhuras em espiral garante uma fixação rígida da posição de todos os fios trançados da camada interna ao fio central e impede a prensagem do fio trançado da camada externa entre os fios da camada interna com seu deslocamento lateral. Isso garante a estabilidade da colocação do cabo necessária.[0010] The central thread provided with spiral slots guarantees a rigid fixation of the position of all the twisted threads from the inner layer to the central thread and prevents the pressing of the outer layer braided thread between the threads of the inner layer with its lateral displacement. This ensures the required cable placement stability.
[0011]Neste caso, as ranhuras em espiral no fio central podem ser providas em intervalos iguais e alternados, maiores e menores uns dos outros.[0011] In this case, the spiral grooves in the central wire can be provided at equal and alternating intervals, larger and smaller than each other.
[0012]Os fios trançados da camada externa podem ser providos com uma seção menor em comparação com os fios trançados da camada interna.[0012] The outer layer braided wires can be provided with a smaller section compared to the inner layer braided wires.
[0013]As faces espirais que são contínuas ao longo do comprimento podem ser providas nas áreas voltadas para a superfície dos fios trançados adjacentes e nas áreas voltadas para fora da superfície dos fios trançados da camada interna. As faces espirais também podem ser providas nas áreas voltadas para fora da superfície dos fios trançados da camada externa.[0013] The spiral faces that are continuous along the length can be provided in the areas facing the surface of the adjacent strands and in the areas facing out of the surface of the strands of the inner layer. The spiral faces can also be provided in the areas facing outward from the surface of the stranded strands of the outer layer.
[0014]Um perfil periódico pode ser provido na superfície de um ou mais fios trançados. Por exemplo, o perfil periódico pode ser na forma de saliências inclinadas acima da superfície das faces espirais nas áreas voltadas para fora da superfície dos fios trançados.[0014] A periodic profile can be provided on the surface of one or more strands. For example, the periodic profile may be in the form of projections slanted above the surface of the spiral faces in the areas facing outward from the surface of the strands.
[0015]Neste caso, os fios do cabo podem ter um revestimento anticorrosivo - por exemplo, à base de zinco.[0015] In this case, the cable wires may have an anti-corrosion coating - for example, based on zinc.
[0016]A invenção é explicada por desenhos: - A figura 1 mostra esquematicamente uma aparência externa de um cabo de reforço com um maior grau de aderência da estrutura 1 + 6 + 3; - A figura 2 mostra esquematicamente uma seção transversal do cabo de reforço da figura[0016] The invention is explained by drawings: - Figure 1 shows schematically an external appearance of a reinforcement cable with a greater degree of adhesion of the structure 1 + 6 + 3; - Figure 2 schematically shows a cross section of the reinforcement cable in figure
1.1.
[0017]O cabo de reforço de acordo com uma das modalidades da invenção é mostrado na figura 1 a 2. Um fio central reto 1 está disposto ao longo do eixo do cabo e é configurado com seis ranhuras em espiral 2 na superfície, nas quais seis fios trançados 3 da camada interna estão dispostos, os fios firmemente encostados um no outro e nas ranhuras 2 do fio central 1. Nos intervalos entre os fios trançados 3 da camada interna, existem três fios trançados 4 da camada externa, os fios confinando firmemente nos fios trançados 3 da camada interna. As áreas da superfície dos fios trançados 3 da camada interna, estando em contato com a superfície dos fios trançados adjacentes 3 da camada interna, e os fios trançados 4 da camada externa, bem como as áreas da superfície dos fios trançados 4 da camada externa, estando em contato com a superfície dos fios trançados 3 da camada interna, são providos na forma de faces espirais 5, representando áreas lineares da superfície dos referidos fios, tendo limites com o resto da superfície dos referidos fios, visível a olho nu. Nas áreas dos fios trançados 3 da camada interna e dos fios trançados 4 da camada externa, se estendendo para a superfície externa do cabo, existem faces espirais 6 e 7, respectivamente, em que cada fio trançado 3 da camada interna tem uma face espiral 6, e cada fio trançado 4 da camada externa tem duas faces espirais 7. Na superfície dos fios trançados 3 da camada interna, um perfil periódico na forma de saliências 8 é aplicado sobre a geratriz da face espiral 6.[0017] The reinforcement cable according to one of the modalities of the invention is shown in figures 1 to 2. A straight central wire 1 is arranged along the cable axis and is configured with six spiral slots 2 on the surface, in which six twisted strands 3 of the inner layer are arranged, the strands firmly touching each other and in the grooves 2 of the central strand 1. In the intervals between the stranded strands 3 of the inner layer, there are three stranded strands 4 of the outer layer, the strands firmly confining on the twisted strands 3 of the inner layer. The surface areas of the inner stranded strands 3, being in contact with the surface of the adjacent stranded strands 3 of the inner layer, and the stranded surfaces 4 of the outer layer, as well as the surface areas of the stranded strands 4 of the outer layer, being in contact with the surface of the stranded threads 3 of the inner layer, they are provided in the form of spiral faces 5, representing linear areas of the surface of said threads, having limits with the rest of the surface of said threads, visible to the naked eye. In the areas of twisted strands 3 of the inner layer and stranded strands 4 of the outer layer, extending to the outer surface of the cable, there are spiral faces 6 and 7, respectively, in which each stranded wire 3 of the inner layer has a spiral face 6 , and each twisted strand 4 of the outer layer has two spiral faces 7. On the surface of the stranded strands 3 of the inner layer, a periodic profile in the form of protrusions 8 is applied over the generatrix of the spiral face 6.
[0018]O design do cabo de reforço, conforme descrito, permite a máxima estabilidade estrutural do cabo.[0018] The design of the reinforcement cable, as described, allows maximum structural stability of the cable.
[0019]O cabo de reforço é fabricado da seguinte forma.[0019] The reinforcement cable is manufactured as follows.
[0020]Um fio 1 tendo ranhuras em espiral 2 aplicadas à superfície e fios de seção circular 3 e 4 são fabricados de antemão. Durante a fabricação, os fios podem ser revestidos com um revestimento anticorrosivo, por exemplo, à base de zinco. Posteriormente, os fios são colocados juntos para formar um cabo usando qualquer máquina de fechamento de cabo com fio conhecida, por exemplo, de um tipo de reboque. Diretamente no centro da colocação do cabo, ele é submetido à redução em um rolo calibrador com rolos inclinados girando em conjunto com o rotor da máquina de fechamento do cabo com fio. Como um resultado da redução, os fios são fortemente pressionados uns contra os outros e são deformados, enquanto nas superfícies de contato dos fios trançados 3 e 4 das camadas interna e externa, respectivamente, as faces espirais 5 são formadas, e na superfície do cabo nos pontos de interação entre os fios trançados 3 e 4 e as faces espirais 6 e 7 dos rolos calibradores, respectivamente. Simultaneamente com a redução do cabo, um perfil periódico na forma de saliências 8 acima da geratriz da face espiral 6 é aplicado aos fios trançados 3 da camada interna.[0020] A wire 1 having spiral grooves 2 applied to the surface and wires of circular section 3 and 4 are manufactured beforehand. During manufacture, the threads can be coated with an anti-corrosion coating, for example, based on zinc. Subsequently, the wires are laid together to form a cable using any known wire rope closing machine, for example, of a trailer type. Directly in the center of the cable laying, it is subjected to reduction in a calibrating roller with inclined rolls rotating together with the rotor of the cable closing machine with wire. As a result of the reduction, the threads are strongly pressed against each other and are deformed, while on the contact surfaces of the braided threads 3 and 4 of the inner and outer layers, respectively, the spiral faces 5 are formed, and on the surface of the cable at the points of interaction between the stranded wires 3 and 4 and the spiral faces 6 and 7 of the calibrating rollers, respectively. Simultaneously with the reduction of the cable, a periodic profile in the form of protrusions 8 above the generatrix of the spiral face 6 is applied to the braided threads 3 of the inner layer.
[0021]Posteriormente, o cabo formado é tensionado a uma força de 30 a 80 % da força de ruptura por qualquer método conhecido, por exemplo, entre dois cabrestantes, cada um deles sendo um conjunto composto por uma polia motriz e uma polia não motriz, ou duas polias motrizes. No intervalo entre o primeiro e o segundo cabrestante, quando o cabo de reforço está em estado de tensão reta, ele é aquecido até a temperatura de 370 a 430 graus por meio de um indutor, seguido de resfriamento forçado do cabo tensionado também no intervalo entre o primeiro e o segundo cabrestantes.[0021] Subsequently, the formed cable is tensioned to a force of 30 to 80% of the breaking force by any known method, for example, between two capstans, each being a set composed of a driving pulley and a non-driving pulley , or two driving pulleys. In the interval between the first and the second capstan, when the reinforcement cable is in a state of straight tension, it is heated to a temperature of 370 to 430 degrees by means of an inductor, followed by forced cooling of the tensioned cable also in the interval between the first and the second capstans.
[0022]Após a conclusão do resfriamento, o cabo passa pelo segundo cabrestante e atinge a bobina de armazenamento.[0022] After the cooling is complete, the cable passes through the second capstan and reaches the storage coil.
Após o fio ser consumido pela máquina para fechar cabos em pelo menos uma das bobinas instaladas em seu rotor ou no desenrolamento da bobina externa, o processo tecnológico é interrompido para encher a máquina para fechar cabos com fio, ao mesmo tempo que a bobina de armazenamento é substituída por uma bobina de armazenamento vazia semelhante e a bobina de armazenamento cheia é deslocada para a área de rebobinamento, onde o cabo acabado enrolado em uma bobina de armazenamento é rebobinado em bobinas de contêiner ou em bobinas e embalado pelos métodos conhecidos.After the wire is consumed by the machine to close cables in at least one of the coils installed in its rotor or in the unwinding of the external coil, the technological process is interrupted to fill the machine to close cables with wire, at the same time as the storage coil. it is replaced by a similar empty storage bobbin and the full storage bobbin is moved to the rewinding area, where the finished cable wrapped around a storage bobbin is rewound into container bobbins or bobbins and packed by known methods.
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