TIGE DE RENFORCEMENT COURBÉE POUR BÉTON ARMÉ
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne une tige de renforcement en matériaux composite à courbures arbitraires pour béton armé, qui est conçue de manière à supporter des contraintes élevées aux courbures.
DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
Dans le domaine du bâtiment et des travaux d'ingénierie qui font appel à
l'utilisation de structure de béton armé, il y a nécessité d'introduire dans la masse du béton des structures rigides. Traditionnellement, ces structures rigides sont des tiges d'acier de section circulaires ayant en leur surfaces des stries destinées à
assurerun ancrage des dites tiges dans la masse du béton. Les tiges sont soit r4Ctili n'c, Solt courbées de mûni re a Se ~^nf.^,rmer à Ia topologie d.9 lû
,~,trüCt::re de béton ou pour orienter les forces de la structure de la manière désirée par le concepteur.
Depuis quelques années, des structures rigides fait de matériaux composites ont commencées à être utilisées au lieu des tiges d'acier. Ce remplacement est motivé
par la nécessité d'assurer une immunité de la structure à l'action des éléments qui corrodent et ainsi affaiblissent les structures qui contiennent des tiges d'acier.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
La présente invention concerne une tige faite matériaux composite qui peut être courbée de manière arbitraire et qui offre, de par cette nouvelle structure une résistance significativement plus élevée à une contrainte appliqué à
l'emplacement d'une courbure que les tiges de matériaux composites de même dimension et utilisant les mêmes matériaux. BRAKE REINFORCING ROD FOR REINFORCED CONCRETE
FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a reinforcing rod made of composite materials with arbitrary curvatures for reinforced concrete, which is designed to support high stresses to curvatures.
DESCRIPTION OF THE PRIOR ART
In the field of building and engineering works that involve the use of reinforced concrete structure, there is need to introduce into the mass concrete rigid structures. Traditionally, these rigid structures are circular section steel rods having streaks in their surfaces intended for ensure anchoring of said rods in the concrete mass. The stems are either r4Ctili n'c, Solt curved of ripen re s ^ nf. ^, rmer to the topology d.9 lu , ~, Re trüCt ::
concrete or to direct the forces of the structure as desired by the designer.
In recent years, rigid structures made of composite materials have started to be used instead of steel rods. This replacement is motivated the need to ensure the immunity of the structure to the action of the elements that corrode and thus weaken structures that contain stems steel.
SUMMARY OF THE INVENTION
The present invention relates to a rod made of composite materials which can to be arbitrarily curved and which offers, by this new structure a significantly higher resistance to a stress applied to the location of a curvature that rods of composite materials likewise dimension and using the same materials.
2 Plus précisément, l'invention a pour objet une tige de renforcement pour béton, constituée de fibres noyées dans un polymère et possédant une structure centrale de fibres parallèles retenues par deux enroulements en sens opposé de fibres flexibles et au moins une structure concentrique et superposée constituée de fibres parallèles disposée sur la structure centrale et consolidée par deux autres enroulements en sens opposé de fibres.
Le coeur de la tige est de préférence de section circulaire et essentiellement constitué d'un premier faisceau lui-même constitué d'une multitude de fibres structurelles orientées dans le sens de la longueur et liées les unes aux autres de manière mécanique par une enveloppe flexible constituée deux fils enroulées en spirales autour du faisceau de fibres imbibé du polymère thermodurcissable dans sa forme liquide.
Les fibres encerclant le faisceau de fibres structurelles sont enroulées, l'une dans 1,. 1........:~.. L I'=. .J.... I li 4r.~:r ~J.~ i~rr. n nnrnnnin IC seIls IIVIdIIC el IaullO uaIIJ le sei~s antr~ivia~c uc ~ianicic avice l'intégrité de la structure jusqu'au moment où, la tige ayant reçue les courbures requises, la polymérisation du polymère thermodurcissable soit déclenchée.
Sur cette structure, une construction similaire est reprise. Plus précisément, un deuxième faisceau de fibres structurelles imbibé de polymère thermodurcissable et maintenue par des fils disposés en hélicoïdale y est superposé. Cette construction en au moins deux couches est ce qui confère à cette structure une capacité
exceptionnelle à résister l'application de couple à la région courbée. Lors de l'application de la courbure, cette construction permet de conserver un rapport uniforme de fibres et de polymères et ainsi de minimiser les défaillances en compression dans la portion extérieur de la courbure.
Les fibres structurelles peuvent être de diverses natures, préférentiellement de fibres de verre, elles peuvent aussi être de carbone, de céramique, de polymères ou même de métal. Le polymère liant les fibres entre elles est thermodurcissable 2 More specifically, the subject of the invention is a reinforcing rod for concrete, consisting of fibers embedded in a polymer and having a structure power plant of parallel fibers held by two windings in opposite directions of fibers flexible and at least one concentric and superimposed structure consisting of fibers parallels arranged on the central structure and consolidated by two others windings in opposite directions of fibers.
The core of the stem is preferably of circular section and essentially consisting of a first beam itself consisting of a multitude of fibers lengthwise oriented structures related to each other.
others mechanically by a flexible envelope consisting of two wires wound in spirals around the fiber bundle impregnated with the thermosetting polymer in its liquid form.
The fibers encircling the structural fiber bundle are wound, one in 1 ,. 1 ........: ~ .. L I '=. ... nnrnnnin IC HE IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
the integrity of the structure until, when the rod has received the curvatures required, the polymerization of the thermosetting polymer is initiated.
On this structure, a similar construction is resumed. More precisely, a second bundle of structural fibers impregnated with thermosetting polymer and maintained by wires arranged in helical is superimposed. This construction in at least two layers is what gives this structure a capacity exceptional to resist the application of torque to the curved region. During the application of the curvature, this construction makes it possible to preserve a report fibers and polymers and thus minimize failures in compression in the outer portion of the curvature.
The structural fibers may be of various types, preferably of fiberglass, they can also be carbon, ceramic, polymers or even metal. The polymer binding the fibers together is thermosetting
3 et peut être un ester de vinyle, un époxy, un polyuréthane. Les fibres disposées en hélicoïdales peuvent être de polyester, d'aramide, de polypropylène ou de tout matériaux capables de former des fibres ou des fils.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préférée de celle-ci faite en se référant aux dessins annexés.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Dans les dessins annexés:
la figure 1 montre l'augmentation de la résistance mécanique d'une tige selon le mode de réalisation préférée de l'invention telle que décrit ci-après en comparaison d'une tige de même dimension construite selon les méthodes actuelles;
la figure 2 montre la tige selon le mode de réalisation préférée de l'invention; et 1.... ..~~r.... 7 montrent des détails dc r\ Iia ~~i n c ~ il i ~~ u ~ n~urc ~
c r~ nr ~n ~irr r 7 les .~ e+~ -Ar iwiiucii~ uca uciay~ oui ia 1 iyU1 2 4. .
DESCRIPTION D'UN MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRÉ DE L'INVENTION
La tige de renforcement 1 selon l'invention telle qu'illustrée dans les dessins annexés est conçue pour pouvoir se voir imposer des courbures (2). Cette tige comprend un premier faisceau 4 constitué de fibres structurelles longitudinales 3 réunies dans une résine thermodurcissable 6. Les fibres structurelles longitudinales 3 sont maintenues temporairement en place par les fils 7 jusqu'à ce que, suite à l'imposition des courbures désirées, la réaction de polymérisation de la résine thermodurcissable soit déclenchée.
En ce qui concerne le choix des matériaux utilisés comme polymère et pour les fibres parallèles et celles flexibles, on peut se référer à ce qui a déjà été
décrit dans le Résumé de l'invention, tel que donné ci-dessus. 3 and can be a vinyl ester, an epoxy, a polyurethane. Fibers arranged in helicoidals can be polyester, aramid, polypropylene or any materials capable of forming fibers or yarns.
The invention will be better understood on reading the following description of a mode of preferred embodiment thereof with reference to the accompanying drawings.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
In the accompanying drawings:
FIG. 1 shows the increase in the mechanical strength of a rod according to the preferred embodiment of the invention as described below in comparison a rod of the same size built according to current methods;
FIG. 2 shows the rod according to the preferred embodiment of the invention; and 1 .... .. ~~ r .... 7 show details dc ~ l ~ ~ ~ inc ~ ~ ~ ~ u ~ ur ~ ur ~
cr ~ nr ~ n ~ irr r 7 the. ~ e + ~ -Ar iwiiucii ~ uca uciay ~ yes ia 1 iyU1 2 4..
DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
The reinforcing rod 1 according to the invention as illustrated in the drawings annexed is designed to be able to impose curvatures (2). This rod comprises a first bundle 4 made of structural fibers longitudinal 3 in a thermosetting resin 6. Structural fibers longitudinal 3 are temporarily held in place by the wires 7 until that, following the imposition of the desired curvatures, the reaction of polymerization of the thermosetting resin is triggered.
As regards the choice of materials used as polymer and for parallel fibers and flexible ones, we can refer to what has already been described in the Summary of the Invention, as given above.
4 La tige 1 comprend en outre un deuxième faisceau 5 constitué également de fibres structurelles longitudinales 3 qui sont maintenues temporairement en place par les fils 7 jusqu'à ce que, suite à l'imposition des courbures désirées, la réaction de polymérisation de la résine thermodurcissable soit déclenchée.
Le résultat obtenu est illustré sur la figure 1 montre les résultats d'une analyse de variance obtenue sur des tiges produites dans la configuration décrite par l'inventeur (Nouvelle) et sur des tiges fabriquées selon la méthode actuelle (Référence). Les tiges utilisent les mêmes matériaux et sont de même calibre, malgré cela, la résistance en tension des tiges diffère de 25 méga pascals (Mpa).
Cette divergence qui favorise la méthode de fabrication proposée par l'inventeur est notable puisque, tel que le montre le rapport de variance F(1,4) = 7.025, la probabilité d'une telle différence moyenne sur 14 essais ne peut survenir par accident que dans 1.9% des cas. Les barres verticales apparaissants sur le graphique de la figurel indiquent l'erreur d'évaluation de la mesure tel que la ~
ic^U^~e trouver la valeur exMc+... se CitiP PntrP la nartie supérieure et prû~u-âbi!;ii i~ ~~u,.,,., exacte ,-inférieure de cette barre verticale avec une probabilité de 95%. 4 The rod 1 further comprises a second beam 5 also consisting of fibers longitudinal structures 3 which are temporarily maintained in place by the son 7 until, following the imposition of the desired curvatures, the reaction of polymerization of the thermosetting resin is triggered.
The result obtained is shown in Figure 1 shows the results of a analyse of variance obtained on rods produced in the configuration described by inventor (New) and on stems made according to the current method (Reference). The rods use the same materials and are of the same caliber, despite this, the voltage resistance of the stems differs from 25 mega pascals (Mpa).
This divergence favors the manufacturing method proposed by inventor is notable since, as shown by the variance ratio F (1.4) = 7.025, the likelihood of such an average difference over 14 trials can only occur by accident only in 1.9% of cases. The vertical bars appearing on the graph of the figurel indicate the error of evaluation of the measure as the ~
ic ^ U ^ ~ e find the value exMc + ... se CitiP PntrP the upper nartie and Pru ~ u-Abi! ii i ~ ~~ u,. ,,., exact, -lower of this vertical bar with a probability of 95%.