RU219495U1

RU219495U1 - COMPOSITE GRATING

Info

Publication number: RU219495U1
Application number: RU2022122272U
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Сойкин; Борис Александрович Утробин; Андрей Александрович Кречетов
Original assignee: Александр Сергеевич Сойкин
Filing date: 2022-08-16
Publication date: 2023-07-20

Abstract

Полезная модель относится к конструкции композитных решетчатых настилов, предназначенных для строительства трапов, площадок, лестничных маршей и других конструкций, предполагающих пешее перемещение людей. Техническим результатом полезной модели является повышение прочности композитного решетчатого настила без увеличения его материалоемкости. Технический результат достигается за счет использования композитного решетчатого настила, содержащего решетку, сформированную продольными и поперечными элементами из полимерного композитного материала, содержащего один армирующий слой, отличающийся тем, что элементы армирующего слоя располагаются под различными углами к горизонтальной плоскости решетки. The utility model relates to the design of composite gratings intended for the construction of ladders, platforms, flights of stairs and other structures involving the movement of people on foot. The technical result of the utility model is to increase the strength of the composite grating without increasing its material consumption. The technical result is achieved through the use of a composite grating containing a grating formed by longitudinal and transverse elements of a polymer composite material containing one reinforcing layer, characterized in that the elements of the reinforcing layer are located at different angles to the horizontal plane of the grating.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельField of technology to which the utility model belongs

Полезная модель относится к конструкции композитных решетчатых настилов, предназначенных для строительства трапов, площадок, лестничных маршей и других конструкций, предполагающих пешее перемещение людей.The utility model relates to the design of composite gratings intended for the construction of ladders, platforms, flights of stairs and other structures involving the movement of people on foot.

Уровень техникиState of the art

Использование композитных решетчатых настилов вместо металлических имеет ряд преимуществ: композитные настилы имеют меньшую массу при сопоставимой несущей способности, не подвергаются коррозии, при перепадах температур не деформируются, имеют больший срок службы.The use of composite gratings instead of metal ones has a number of advantages: composite gratings have a lower weight with a comparable bearing capacity, do not corrode, do not deform during temperature changes, and have a longer service life.

Известна конструкция композитного решетчатого настила (https://flotenk.ru/products/profili-i-konstruktsii/nastily/) которая производится методом литья из различных типов смол (полиэфирной, эпоксидной, винилэфирной, феноловой). Для увеличения прочности поперечные и продольные элементы настила армируют стекловолокном. Для уменьшения объемного содержания смолы в композитный материал при изготовлении настила могут быть добавлены минеральные наполнители.The design of a composite grating is known (https://flotenk.ru/products/profili-i-konstruktsii/nastily/) which is produced by casting from various types of resins (polyester, epoxy, vinylester, phenolic). To increase the strength, the transverse and longitudinal elements of the flooring are reinforced with fiberglass. Mineral fillers may be added to the composite material during the manufacture of the deck to reduce the resin volume content.

Известна конструкция композитного решетчатого настила (патент RU 170996 U1, 17.05.2017), принятая за наиболее близкий аналог, представляющая собой литую решетку, полученную при послойной укладке нитей из стекловолокна и их заливке полиэфирной смолой с минеральным наполнителем и отвердителем.The design of a composite grating is known (patent RU 170996 U1, 05/17/2017), taken as the closest analogue, which is a cast grating obtained by layer-by-layer laying of fiberglass threads and pouring them with polyester resin with a mineral filler and a hardener.

Изготовление такого настила производится послойно: определенное количество нитей из стекловолокна укладывается в матрицу перпендикулярно друг другу, после чего производят заливку полиэфирной смолой, далее повторяют процесс поэтапного добавления слоев путем укладки нитей из стекловолокна и последующей заливки полиэфирной смолой.The manufacture of such a flooring is carried out in layers: a certain number of fiberglass threads are placed in a matrix perpendicular to each other, after which they are poured with polyester resin, then the process of adding layers in stages is repeated by laying fiberglass threads and then pouring with polyester resin.

Таким образом, получающаяся конструкция настила содержит некоторое количество армирующих нитей из стекловолокна, уложенных слоями и ориентированных параллельно друг другу и связанных между собой только полиэфирной смолой.Thus, the resulting deck structure contains a number of fiberglass reinforcing strands, laid in layers and oriented parallel to each other and interconnected only by polyester resin.

Недостатком аналога является снижение его прочности и несущей способности в сложных условиях нагружения, что приводит к необходимости увеличения количества армирующих слоев и площади сечений продольных и поперечных элементов композитного решетчатого настила, что ведет к увеличению материалоемкости изделия.The disadvantage of analogue is the reduction of its strength and bearing capacity under difficult loading conditions, which leads to the need to increase the number of reinforcing layers and the cross-sectional area of the longitudinal and transverse elements of the composite grating, which leads to an increase in the material consumption of the product.

При нагружении композитного решетчатого настила такой конструкции его разрушение начинается вследствие сдвига отвержденного полимерного композитного материала относительно нитей из стекловолокна, так как прочность соединения нити и полимерного композитного материала на сдвиг меньше прочности как самой нити, так и полимерного композитного материала. При этом каждый армирующий слой нитей из стекловолокна, препятствующий увеличению напряжений сдвига при увеличении нагрузки, работает отдельно от других, что снижает эффективность армирования и несущую способность композитного решетчатого настила.When loading a composite grating of this design, its destruction begins due to the shear of the cured polymer composite material relative to the fiberglass filaments, since the shear strength of the connection between the filament and the polymer composite material is less than the strength of both the filament itself and the polymer composite material. At the same time, each reinforcing layer of fiberglass filaments, which prevents an increase in shear stress with increasing load, works separately from others, which reduces the effectiveness of reinforcement and the bearing capacity of the composite grating.

При использовании композитного решетчатого настила для работы в качестве пешеходного трапа, уложенного непосредственно на почву, вследствие ее неровностей возможно появление нагрузок и условий опирания настила, отличных от предположений при его проектировании. Это проявляется в отклонении приложенной силы от нормали к горизонтальной поверхности настила, появлению дополнительных прогибов и упругих деформаций. В этом случае в продольных и поперечных элементах настила возникает сложное напряженное состояние с увеличением доли касательных напряжений, ориентация главных напряжений отклоняется от плоскости армирующих слоев, что приводит к дополнительному снижению эффективности отдельных армирующих слоев.When using a composite grating to work as a walking ladder laid directly on the ground, due to its unevenness, loads and conditions for supporting the decking may appear, which are different from the assumptions during its design. This is manifested in the deviation of the applied force from the normal to the horizontal surface of the flooring, the appearance of additional deflections and elastic deformations. In this case, a complex stress state occurs in the longitudinal and transverse elements of the flooring with an increase in the proportion of shear stresses, the orientation of the main stresses deviates from the plane of the reinforcing layers, which leads to an additional decrease in the effectiveness of individual reinforcing layers.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Техническим результатом полезной модели является повышение прочности композитного решетчатого настила без увеличения его материалоемкости.The technical result of the utility model is to increase the strength of the composite grating without increasing its material consumption.

Технический результат достигается за счет использования композитного решетчатого настила, содержащего решетку, сформированную продольными и поперечными элементами из полимерного композитного материала, содержащего смолу и один армирующий слой в виде нитей из стекловолокна в нижней половине настила, отличающийся тем, что нити из стекловолокна располагаются под различными углами к горизонтальной плоскости решетки.The technical result is achieved through the use of a composite grating containing a grating formed by longitudinal and transverse elements of a polymer composite material containing resin and one reinforcing layer in the form of fiberglass threads in the lower half of the grating, characterized in that the fiberglass strands are located at different angles to the horizontal plane of the grating.

Описание чертежейDescription of drawings

На фиг. 1 показан общий вид композитного решетчатого настила, вид сверху. На фиг. 2 показано продольное сечение композитного решетчатого настила. На фиг. 3 показано поперечное сечение по длине композитного решетчатого настила. На фиг. 4 показано поперечное сечение по ширине композитного решетчатого настила. На фиг. 5 показана работа композитного решетчатого настила под нагрузкой.In FIG. 1 shows a general view of the composite grating, top view. In FIG. 2 shows a longitudinal section of a composite grating. In FIG. 3 shows a cross section along the length of a composite grating. In FIG. 4 shows a cross-section across the width of a composite grating. In FIG. 5 shows the performance of a composite grating under load.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Композитный решетчатый настил 1 выполняется в виде решетки методом литья в специальной матрице, при этом в зависимости от уровня предполагаемых усилий, действующих на настил в процессе эксплуатации, размер ячейки решетки может варьироваться. Эффективно работающий армирующий слой 4, состоящий из нитей стекловолокна позволяет избежать необходимости увеличения размера ячеек при увеличении нагрузок на настил.Composite grating 1 is made in the form of a grating by casting in a special matrix, while depending on the level of expected forces acting on the grating during operation, the size of the grating cell may vary. Efficiently working reinforcing layer 4, consisting of glass fiber strands, avoids the need to increase the size of the cells with increasing loads on the deck.

Продольные 2 и 3 поперечные элементы (ребра) настила 1, образующие ячейки решетки, являются несущими элементами. Высота и толщина стенок этих элементов определяет их прогиб под действием нагрузки - с увеличением их высоты и толщины стенки прогиб элементов при постоянном усилии нагружения 5 уменьшается. В случае наличия эффективного армирующего слоя 4 такое увеличение высоты и толщины стенок продольных и поперечных элементов не требуется. При этом следует отметить, что при прогибе верхний половина настила работает на сжатие, а нижняя на растяжение. Ввиду того, что композитный материал, содержащий смолу отличается высокой прочностью на сжатие, а армирующий слой 4 из нитей стекловолокна отличаются высокой прочностью на растяжение, то имеет смысл расположения армирующего слоя только в нижней половине настила 1.Longitudinal 2 and 3 transverse elements (ribs) of the flooring 1, forming the grid cells, are load-bearing elements. The height and thickness of the walls of these elements determines their deflection under the action of the load - with an increase in their height and wall thickness, the deflection of the elements at a constant loading force 5 decreases. In the case of an effective reinforcing layer 4, such an increase in the height and thickness of the walls of the longitudinal and transverse elements is not required. It should be noted that during deflection, the upper half of the flooring works in compression, and the lower half in tension. Due to the fact that the resin-containing composite material has a high compressive strength, and the glass fiber reinforcement layer 4 has a high tensile strength, it makes sense to place the reinforcement layer only in the lower half of the deck 1.

Продольные 2 и поперечные 3 элементы выполняются из полимерного композитного материала, в состав которого входят смола того или иного вида (полиэфирная, эпоксидная, винилэфирная, фенольная), минеральные наполнители и отвердитель. Варьируя компонентный состав полимерного композитного материала можно влиять на его прочностные свойства, следовательно, и на прочность настила в целом.Longitudinal 2 and transverse 3 elements are made of a polymer composite material, which includes resin of one kind or another (polyester, epoxy, vinyl ester, phenolic), mineral fillers and a hardener. By varying the component composition of the polymer composite material, it is possible to influence its strength properties, and, consequently, the strength of the flooring as a whole.

Для повышения прочности настила 1 продольные 2 и поперечные 3 элементы, составляющие решетку, армируются нитями из стекловолокна, причем таким образом, чтобы эти нити располагались в нижней половине настила под различными углами к горизонтальной плоскости решетки, образуя один сплошной армирующий слой 4 некоторой толщины.To increase the strength of the flooring 1, the longitudinal 2 and transverse 3 elements that make up the lattice are reinforced with fiberglass threads, and in such a way that these threads are located in the lower half of the flooring at different angles to the horizontal plane of the lattice, forming one continuous reinforcing layer 4 of a certain thickness.

В этом случае при нагружении настила 1 все элементы армирующего слоя 4 работают совместно, что повышает эффективность армирования. Также, при изменении ориентации приложения нагрузки от нормали к горизонтальной поверхности настила 1 элементы армирующего слоя 4, ориентированные под углом к горизонтальной поверхности настила, будут перпендикулярны к направлению приложения усилия, что повысит эффективность их работы, и значит и всего армирующего слоя в целом.In this case, when the deck 1 is loaded, all elements of the reinforcing layer 4 work together, which increases the effectiveness of the reinforcement. Also, when changing the orientation of the load application from the normal to the horizontal surface of the deck 1, the elements of the reinforcing layer 4, oriented at an angle to the horizontal surface of the deck, will be perpendicular to the direction of application of the force, which will increase the efficiency of their work, and hence the entire reinforcing layer as a whole.

При прогнозируемой установке настила под некоторым углом, эффективность армирования может быть увеличена путем увеличения количества элементов армирующего слоя, перпендикулярных прогнозируемому направлению нагрузки, либо в целом ориентированием армирующего слоя таким образом, чтобы он был перпендикулярным прогнозируемому приложению нагрузки.With a predictable installation of the deck at some angle, the effectiveness of the reinforcement can be increased by increasing the number of elements of the reinforcement layer perpendicular to the predicted direction of the load, or generally orienting the reinforcement layer so that it is perpendicular to the predicted load application.

Claims

Composite grating containing a grating formed by longitudinal and transverse elements of a polymer composite material containing resin and one reinforcing layer in the form of a plurality of fiberglass filaments, characterized in that the elements of the reinforcing layer are located at different angles to the horizontal plane of the grating.