RU132105U1

RU132105U1 - REINFORCEMENT ELEMENT

Info

Publication number: RU132105U1
Application number: RU2013101743/03U
Authority: RU
Inventors: Станислав Усманович Гумеров; Владимир Васильевич Марьин; Виктор Иванович Мухин; Владимир Васильевич Бачериков; Владимир Фёдорович Дошко; Александр Александрович Жуков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Рекстром-М"
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2013-09-10

Abstract

1. Арматурный элемент, содержащий композитный стержень со структурированной поверхностью в виде последовательно расположенных вдоль его продольной оси с интервалом сплющенных с боков участков, отличающийся тем, что сплющенные участки лежат в продольных плоскостях стержня, повернутых относительно друг друга вокруг продольной оси на фиксированный угол.2. Арматурный элемент по п.1, отличающийся тем, что угол между плоскостями, в которых лежат смежные сплющенные участки, составляет 60° или 90°.3. Арматурный элемент по п.1, отличающийся тем, что композитный стержень до образования на нем сплющенных участков имеет круглый, квадратный или шестиугольный профиль поперечного сечения.4. Арматурный элемент по п.1, отличающийся тем, что стержень арматурного элемента выполнен методом пултрузии из композиционного материала на основе эпоксидного или полиуретанового связующего, армированного ориентированными вдоль его продольной оси базальтовыми волокнами.5. Арматурный элемент по п.1, отличающийся тем, что композитный стержень выполнен трубчатым.1. The reinforcing element containing a composite rod with a structured surface in the form of successively spaced along its longitudinal axis with an interval of sections flattened from the sides, characterized in that the flattened sections lie in the longitudinal planes of the rod, rotated relative to each other around the longitudinal axis by a fixed angle. . The reinforcing element according to claim 1, characterized in that the angle between the planes in which adjacent flattened sections lie is 60 ° or 90 °. Reinforcing element according to claim 1, characterized in that the composite rod until the formation of flattened sections on it has a round, square or hexagonal cross-sectional profile. The reinforcing element according to claim 1, characterized in that the rod of the reinforcing element is made by pultrusion of a composite material based on an epoxy or polyurethane binder reinforced with basalt fibers oriented along its longitudinal axis. The reinforcing element according to claim 1, characterized in that the composite rod is made tubular.

Description

Полезная модель относится к строительству и к производству строительных материалов, в частности, к арматурным элементам, применяемым для армирования монолитных и сборных бетонных конструкций, панелей, дорожных и других покрытий, а также может использоваться для армирования грунтов.The utility model relates to the construction and production of building materials, in particular, to reinforcing elements used for reinforcing monolithic and prefabricated concrete structures, panels, road and other coatings, and can also be used for reinforcing soils.

В уровне техники широко известны арматурные элементы, предназначенные для бетонных, каменных и других конструкций и изделий и представляющие собой, как правило, стержни из высокопрочных материалов. Наибольшее распространение получили стержневые арматурные элементы из стали [1], однако в последнее время все чаще применяются арматурные элементы из композиционных материалов на основе полимерного связующего и однонаправленных высокопрочных волокон из стекла, базальта, углерода и других [2,3].Reinforcing elements intended for concrete, stone and other structures and products and which are, as a rule, rods of high-strength materials are widely known in the prior art. The most widespread are rod reinforcing elements made of steel [1], but recently reinforcing elements made of composite materials based on a polymer binder and unidirectional high-strength fibers made of glass, basalt, carbon and others are increasingly being used [2,3].

Арматурные элементы из композиционных материалов по сравнению со стальными имеют более высокую прочность (особенно при восприятии растягивающих усилий), существенно меньший вес, а такие, как базальтопластики практически не подвержены коррозии.Reinforcing elements made of composite materials in comparison with steel have higher strength (especially when perceiving tensile forces), significantly less weight, and such as basalt plastics are practically not subject to corrosion.

Упрочнение и повышение несущей способности армируемых изделий и сооружений зависит не только от прочностных характеристик армирующих элементов, но и от степени их сцепления с армируемым материалом (бетоном). Степень же сцепления (соединения) определяется тремя факторами: силой трения (фрикционное сцепление), адгезией между бетоном и арматурным элементом и механическим соединением за счет профиля наружной поверхности арматурного элемента, при этом наиболее значимыми и определяющими факторами являются два последних - адгезия и механическое соединение.Hardening and increasing the bearing capacity of the reinforced products and structures depends not only on the strength characteristics of the reinforcing elements, but also on the degree of their adhesion to the reinforced material (concrete). The degree of adhesion (connection) is determined by three factors: the friction force (friction adhesion), adhesion between concrete and the reinforcing element and the mechanical connection due to the profile of the outer surface of the reinforcing element, while the latter are the most significant and determining factors - adhesion and mechanical connection.

Уже известно повышение адгезионного сцепления арматурного элемента с армируемым материалом путем увеличения площади контакта между ними, например, путем его выполнения трубчатым [4, 5].It is already known to increase the adhesive adhesion of the reinforcing element with the reinforced material by increasing the contact area between them, for example, by making it tubular [4, 5].

Однако этот прием имеет ограничения, т.к. увеличение площади наружной поверхности армирующего элемента может повлечь за собой повышение его массы (и стоимости), а при сохранении массы - снижение его прочностных характеристик.However, this technique has limitations, because an increase in the outer surface area of the reinforcing element can entail an increase in its mass (and cost), and while maintaining the mass, a decrease in its strength characteristics.

Известно также выполнение композитных арматурных стержней с обмоткой их по наружной поверхности волокнами (жгутами), образующими регулярный рельеф или локальные утолщения [6, 7].It is also known to perform composite reinforcing bars with their winding on the outer surface with fibers (bundles) that form a regular relief or local thickenings [6, 7].

Образующиеся в результате обмотки выступы и впадины способствуют механическому соединению с армируемым материалом, однако прочность соединения выступов, полученных спиральной или поперечной обмоткой несущего арматурного элемента определяется прочностью адгезионного сцепления крепящего их связующего, которая, как правило, ниже прочности самого стержня.The protrusions and depressions resulting from the winding contribute to the mechanical connection with the reinforced material, however, the strength of the connection of the protrusions obtained by spiral or transverse winding of the supporting reinforcing element is determined by the adhesive adhesion strength of the binder fastening them, which, as a rule, is lower than the strength of the rod itself.

Наиболее близким из числа известных в уровне техники аналогов является арматурный элемент в виде композитного стержня со структурированной поверхностью, представляющей собой последовательно расположенные с интервалом вдоль его продольной оси сплющенные с боков участки [8].The closest of the analogues known in the prior art is a reinforcing element in the form of a composite bar with a structured surface, which is sections flattened from the sides in series with intervals along its longitudinal axis [8].

Полученные с помощью деформации арматурного элемента сплющенные участки увеличивают наружную поверхность стержня, что повышает силу его адгезионного сцепления с бетоном, а образующиеся в процессе деформации выступы по бокам стержня повышают механическое соединение стержня с бетоном, при этом прочность этих выступов, включающих высокопрочные армирующие волокна, практически не уступает прочности недеформированных участков стержня.The flattened sections obtained by deformation of the reinforcing element increase the outer surface of the rod, which increases the strength of its adhesive adhesion to concrete, and the protrusions formed on the sides of the rod during deformation increase the mechanical connection of the rod with concrete, and the strength of these protrusions, including high-strength reinforcing fibers, practically not inferior to the strength of undeformed sections of the rod.

Однако расположение сплющенных участков в одной продольной плоскости стержня снижает эффективность упрочнения из-за неравномерного распределения нагрузок на выступы сплющенных участков, лежащих в одной плоскости (каждый последующий в "тени" предыдущего) и приводит к неравномерному распределению нагрузок по объему армируемой среды вокруг арматурного элемента.However, the location of the flattened sections in one longitudinal plane of the bar reduces the hardening efficiency due to the uneven distribution of loads on the protrusions of the flattened sections lying in one plane (each subsequent in the "shadow" of the previous one) and leads to an uneven distribution of loads over the volume of the reinforced medium around the reinforcing element.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении несущей способности конструкций и изделий из армируемого материала, например, бетона, а технический результат, который может быть достигнут при ее реализации, заключается в обеспечении более равномерного распределения усилий, возникающих между арматурным элементом и армируемым материалом.The problem the utility model aims to solve is to increase the bearing capacity of structures and products made of reinforced material, for example concrete, and the technical result that can be achieved by its implementation is to provide a more even distribution of forces arising between the reinforcing element and reinforced material.

Для решения поставленной задачи и достижения указанного технического результата в арматурном элементе, содержащем композитный стержень со структурированной поверхностью в виде последовательно расположенных с интервалом вдоль его продольной оси сплющенных с боков участков, предлагается разнесенные вдоль оси сплющенные участки расположить в нескольких продольных плоскостях, повернутых друг относительно друга вокруг продольной оси на фиксированный угол.To solve the problem and achieve the technical result in a reinforcing element containing a composite bar with a structured surface in the form of sections flattened from the sides successively spaced along the longitudinal axis, it is proposed to arrange flattened sections spaced along the axis in several longitudinal planes rotated relative to each other around the longitudinal axis at a fixed angle.

Угол разворота смежных сплющенных участков стержня может преимущественно составлять 60° или 90°, но может быть и любым другим.The pivot angle of adjacent tapered portions of the shaft may advantageously be 60 ° or 90 °, but may be any other.

Композитный стержень до образования на нем сплющенных участков может иметь круглый, квадратный или шестиугольный профиль поперечного сечения.The composite rod, before the formation of flattened portions on it, can have a round, square or hexagonal cross-sectional profile.

Стержень арматурного элемента может быть отформован методом пултрузии из композиционного материала на основе эпоксидного или полиуретанового связующего, армированного ориентированными вдоль его продольной оси базальтовыми волокнами, при этом он может быть выполнен и трубчатым.The rod of the reinforcing element can be molded by pultrusion from a composite material based on an epoxy or polyurethane binder reinforced with basalt fibers oriented along its longitudinal axis, and it can also be made tubular.

Возможные, но не исчерпывающие примеры конструктивного исполнения полезной модели представлены на прилагаемых чертежах.Possible, but not exhaustive examples of the design of the utility model are presented in the accompanying drawings.

На фиг.1 показан вид спереди на фрагмент арматурного элемента.Figure 1 shows a front view of a fragment of a reinforcing element.

На фиг.2 изображено поперечное сечение А-А на фиг.1.Figure 2 shows a cross section aa in figure 1.

На фиг.3 представлен вид по стреле В для стержня с квадратным профилем поперечного сечения.Figure 3 presents a view along arrow B for a rod with a square cross-sectional profile.

На фиг.4 - вид по стрелке В стержня с шестиугольным профилем поперечного сечения и поворотом сплющенных участков на угол 60°.Figure 4 - view along arrow B of the rod with a hexagonal cross-sectional profile and the rotation of the flattened sections at an angle of 60 °.

Арматурный элемент 1 содержит композитный стержень 2, на котором образованы сплющенные участки 3, последовательно расположенные с интервалом вдоль его продольной оси 4.The reinforcing element 1 contains a composite rod 2, on which flattened sections 3 are formed, sequentially spaced at intervals along its longitudinal axis 4.

Стержень 2 выполнен из композиционного материала на основе эпоксидного, полиуретанового или иного связующего, армированного ориентированными вдоль его продольной оси 4 высокопрочными волокнами, например, базальтовыми. Стержни 2 с диаметром больше 6-8 мм могут выполняться трубчатыми с продольным каналом 5.The rod 2 is made of a composite material based on epoxy, polyurethane or other binder reinforced with high-strength fibers oriented for example along its longitudinal axis 4, for example, basalt fibers. The rods 2 with a diameter greater than 6-8 mm can be made tubular with a longitudinal channel 5.

Композитный стержень 2 может быть отформован методом пултрузии и иметь круглый (фиг.2), квадратный (фиг.3) или шестиугольный (фиг.4) профиль поперечного сечения.The composite rod 2 can be molded by pultrusion and have a round (figure 2), square (figure 3) or hexagonal (figure 4) cross-sectional profile.

Сплющенные участки 3 образованы в процессе формования стержня 2 до его окончательного отверждения путем локального сдавливания его боковой поверхности. Сдавливание производится с периодическим перемещением вдоль продольной оси 4 и под различными углами, чтобы получить последовательно расположенные с интервалом сплющенные участки 3, развернутые друг относительно друга на некоторый угол, например, 90° (фиг.1, 2, 3) или 60° (фиг.4).The flattened portions 3 are formed during the formation of the rod 2 until it is finally cured by local compression of its lateral surface. Squeezing is carried out with periodic movement along the longitudinal axis 4 and at various angles in order to obtain successively flattened sections 3 spaced apart from each other by a certain angle, for example, 90 ° (Figs. 1, 2, 3) or 60 ° (Fig. .four).

Угол относительного поворота смежных сплющенных участков 3 может быть и иным, но при этом должно обеспечиваться равномерное распределение сплющенных участков 3 по окружности на виде сбоку (вид по стрелке В)The angle of relative rotation of adjacent flattened sections 3 may be different, but this should ensure uniform distribution of the flattened sections 3 around the circumference in a side view (view in arrow B)

В результате такого формования арматурного элемента Г достигается не только увеличение его наружной поверхности, контактирующей с армируемым материалом, но и образуется развитый рельеф наружной поверхности с выступами и впадинами, обеспечивающий надежное и равномерное механическое соединение арматурного элемента 1 с армируемым материалом по всему его объему вокруг стержня 2. При этом выступающие элементы на поверхности стержня 2 обладают практически такими же прочностными характеристиками, как и центральная недеформируемая часть стержня 2, т.к. они включают те же высокопрочные (базальтовые) волокна, а степень деформации стержня 2 относительно невелика и может составлять 5-15%.As a result of such molding of the reinforcing element G, not only is an increase in its outer surface in contact with the reinforced material achieved, but also a developed relief of the outer surface with protrusions and depressions is formed, providing a reliable and uniform mechanical connection of the reinforcing element 1 with the reinforced material throughout its entire volume around the rod 2. Moreover, the protruding elements on the surface of the rod 2 have almost the same strength characteristics as the central non-deformable part of the st rzhnya 2 because they include the same high-strength (basalt) fibers, and the degree of deformation of the rod 2 is relatively small and can be 5-15%.

Источники информации:Information sources:

[1]. US, №3186206, Е04С 5/03, 1965.[one]. US, No. 3186206, E04C 5/03, 1965.

[2]. RU, №31802, E04C 5/07, 2002.[2]. RU, No. 31802, E04C 5/07, 2002.

[3]. RU, №82244, E04C 5/07, 2006.[3]. RU, No. 82244, E04C 5/07, 2006.

[4]. RU, №111559, E04C 5/07, 2010.[four]. RU, No. 111559, E04C 5/07, 2010.

[5]. RU, №111560, E04C 5/07, 2010.[5]. RU, No. 111560, E04C 5/07, 2010.

[6]. RU, №83526, E04C 5/07, 2009.[6]. RU, No. 83526, E04C 5/07, 2009.

[7]. RU, №2324797, E04 C5/07, 2006.[7]. RU, No. 232329797, E04 C5 / 07, 2006.

[8]. RU, №2423560, E04C 5/07, 2006, (прототип)[8]. RU, No. 2423560, E04C 5/07, 2006, (prototype)

Claims

1. The reinforcing element containing a composite rod with a structured surface in the form of successively spaced along its longitudinal axis with an interval of flattened on the sides of the sections, characterized in that the flattened sections lie in the longitudinal planes of the rod, rotated relative to each other around the longitudinal axis by a fixed angle.

2. The reinforcing element according to claim 1, characterized in that the angle between the planes in which adjacent flattened sections lie is 60 ° or 90 °.

3. The reinforcing element according to claim 1, characterized in that the composite rod until the formation of flattened sections on it has a round, square or hexagonal cross-sectional profile.

4. The reinforcing element according to claim 1, characterized in that the rod of the reinforcing element is made by pultrusion of a composite material based on an epoxy or polyurethane binder reinforced with basalt fibers oriented along its longitudinal axis.

5. The reinforcing element according to claim 1, characterized in that the composite rod is made tubular.