Способ изготовления сжатого железобетонного элемента

 

Изобретение относится к производству предварительно напряженных железобетонных элементов, работающих преимущественно на сжатие в процессе эксплуатации. Целью изобретения является повышение несущей способности элемента. Для этого в силовую форму (СФ) 1 устанавливают арматурный каркас 2. состоящий из продольных 3 и поперечных 4 стержней. СФ 1 заполняют бетонной смесью (БС) 5 и закрывают крышкой, образуя при этом замкнутый объем БС 5. Затем осуществляют одновременное обжатие БС 5 и сжатие продольной арматуры (ПА) каркаса 2 в продольном направлении путем приложения давления к БС 5 через подвижные торцовые стенки 7 СФ 1 и давления к торцам 8 ПА 3. Процесс ведут в две стадии: на первой стадии указанные операции ведут в пределах упругости материала ПА 3 при сжатии со скоростью деформирования БС5, в 2-4 раза большей скорости деформирования ПА 3, а на второй стадии - в пределах прочности материала ПА 3 при сжатии с одинаковой скоростью деформирования БС 5 и ПА 3. После достижения БС 5 заданной прочности производят сброс давлений и извлекают элемент из СФ 1. 2 ил., 1 табл. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

0 V

О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4703447/33 (22) 14,06.88 (46) 23.09.91, Бюл. М 35 (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им, Г.И.Носова (72) А.А.Варламов и В.Е:Фомин (53) 666.972.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 715753, кл, Е 04 G 21/12, 1977.

Авторское свидетельство СССР

М 1021749,.кл. Е 04 G 21/12, 1981. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЖАТОГО

ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ЭЛЕМЕНТА (57) Изобретение относится к производству предварительно напряженных железобетонных элементов, работающих преимущественно на сжатие в процессе эксплуатации. Целью изобретения является повышение несущей способности элемента.

Для этого в силовую форму (СФ) 1 устанав„„Я2„„1679011 А1 (я)5 Е 04 6 21/12, В 28 B 23/04 ливают арматурный каркас 2. состоящий иэ продольных 3 и поперечных 4 стержней. СФ

1 заполняют бетонной смесью (БС) 5 и закрывают крышкой, образуя при этом замкнутый объем БС 5. Затем осуществляют одновременное обжатие БС 5 и сжатие продольной арматуры (ПА) каркаса 2 в продольном направлении путем приложения давления к БС 5 через подвижные торцовые стенки 7 СФ 1 и давления к торцам 8 ПА 3, Процесс ведут в две стадии: на первой стадии указанные операции ведут в пределах упругости материала ПА 3 при сжатии со скоростью деформирования Б С 5, в 2 — 4 раза большей скорости деформирования ПА 3, а на второй стадии — в пределах прочности материала ПА 3 при сжатии с одинаковой скоростью деформирования БС 5 и ПА 3.

После достижения БС 5 заданной прочности производят сброс давлений и извлекают элемент иэ СФ 1. 2 ил., 1 табл.

1679011

Изобретение относится к строительству, а именно к производству обжатых предварительно напряженных железобетонных конструкций, работающих преимущественно на сжатие в процессе эксплуатации. 5

Целью изобретения является повышение несущей способности элемента, На фиг.1 изображен фрагмент торцовой части силовой формы с изготавливаемым в ней элементом, аксонометрия; на фиг.2 — 10 сечение А — А на фиг.1.

Способ изготовления сжатого железобетонного элемента осуществляют следующим образом.

В силовую форму 1 устанавливают ар- 15 матурный каркас 2, состоящий из продольных 3 и поперечных 4 стержней. Затем силовую форму 1 заполняют бетонной смесью 5 через верхнюю съемную крышку

6, Силовую форму 1 закрывают крышкой 6 и 20 создают в форме 1 замкнутый объем бетонной смеси 5. После этого осуществляют одновременное обжатие бетонной смеси 5 и сжатие продольной арматуры 3 каркаса 2 в продольном направлении в две стадии пу- 25 тем приложения давления к поверхности бетонной смеси 5 через подвижные торцовые стенки 7 силовой формы 1 и давления к торцам 8 продольной арматуры 3, При этом происходит уменьшение объема бетонной 30 смеси 5, сопровождающееся отжатием воды и воздуха, защемленных в бетонной смеси 5, а также сжатие продольной арматуры 3.

На первой стадии обжатия бетонной 35 смеси 5 и сжатия продольной арматуры 3 давление на бетонную смесь 5 и на торцы 8 продольной арматуры 3 поднимают таким образом, чтобы в пределах упругости материала продольной арматуры при сжатии 40 скорость деформирования бетонной смеси

5 была в 2 — 4 раза большей, чем скорость деформирования продольной арматуры 3. так как модуль деформативности бетонной смеси 5 на этой стадии на 2-3 порядка мень- 45 ше модуля деформативности продольной арматуры 3. К моменту достижения в продольной арматуре 3 предела упругости модуль деформативности бетонной смеси 5 начинаьт резко возрастать, поскольку при 50 давлении в бетонной смеси 5 порядка 0,9—

1,5 МПа, достигаемом на этой стадии, бетонная смесь 5 па своим механическим свойствам приближается к упругому телу.

Вести деформирование бетонной смеси 55 со скоростью, превышающей скорость деформирования продольной арматуры меньше, чем в 2 раза, нецелесообразно, так как при этом жесткость бетонной смеси не обеспечивает устойчивость продольной арматуры, При скорости деформирования бетонной смеси, превышающей больше, чем в

4 раза, скорость деформирования продольной арматуры, жесткость бетонной смеси достаточна для обеспечения устойчивости арматуры, однако при этом происходит активное разрушение зоны контакта бетона и арматуры, приводящее к снижению сил сцепления, а следовательно, к снижению несущей способности элемента.

Кроме того, при такой скорости деформирования бетонной смеси на конечном этапе ее обжатия напряжения в бетонной смеси могут превысить критические значения прочности заполнителя, что приведет к его разрушению и снижению несущей способности элемента.

На второй стадии обжатия бетонной смеси 5 и сжатия продольной арматуры 3 в пределах прочности ее материала модуль деформативности продольной арматуры 3 начинает снижаться. На этой стадии скорость деформирования бетонной смеси 5 и продольной арматуры 3 принимают одинаковой, Выбранные скорости деформирования бетонной смеси 5 на первой и второй стадиях ее обжатия создают в бетонной смеси 5 такую прочность и деформативность, которые удерживают продольную арматуру 3 от потери устойчивости при возрастающем уровне напряжений в ней.

Поднимать давление выше достижения предела прочности материала арматуры при сжатии нецелесообразно, так как при этом не происходит повышения несущей способности изготавливаемого элемента, а в материале арматуры происходят структурные изменения, ухудшающие свойства материала, что соответственно, приводит к снижению качества изготавливаемого элемента. Придавлении ниже заявляемогопредела происходит снижение несущей способности изготавливаемого элемента за счет недостаточного использования прочностных свойств продольной арматуры.

О достижении предела упругости и предела прочности материала арматуры судят по ее деформациям, предварительно построив диаграмму напряжения — деформации. Твердение бетонной смеси 5 происходит под давлением.

После достижения бетоном 5 заданной прочности производят сброс давления с бетона 5 и продольной арматуры 3 и извлекают из силовой формы 1 изготовленный элемент, После сброса давления усилие сжатия в продольной арматуре 3 передается на бетон 5, вызывая в нем напряжения рас- тяжения, которые уравновешивают сохра1679011

10

20

50 няющиеся в продольной арматуре 3 напрящения сжатия.

Результаты лабораторных испытаний образцов приведены в таблице. Опыты проводили: 1 и 2 — с режимами обжатия бетонной смеси и сжатия продольной арматуры по изобретению; 3 и 4 — по способу, в котором режимы обжатия бетонной смеси и сжатия продольной арматуры взяты выходящими за пределы! стадии; 5 и 6 — по способу, в котором режимы обжатия бетонной смеси и сжатия продольной арматуры на стадии совпадают с изобретением, а на !! стадии взяты выходящими за заявляемые режимы; 7 — по известному способу, где одновременное обжатие бетонной смеси и напряжение в арматуре создают в поперечном направлении.

Для проведения опытов используют форму для изготовления бетонных призм размером 40х10х10 см с подвижными торцовыми стенками.

Для изготовления образцов используют бетонную смесь состава Ц:П:Щ:В =

1,0:1,18:1,82:0,5 на шлэкопортлэндцементе марки 300. В качестве продольной арматуры используют равномерно распределенную по сечению образца 9 стержней иэ рифленнсй проволоки фЗ мм, пределом упругости 930 МПа, прочностью 1810 Mila u общей площадью сечения стержней 0,64 см2. В качестве поперечной арматуры используют спираль ф98 мм из проволоки ф2 мм с шагом 40 мм.

Образцы испытывают на центральное сжатие на гидравлической машине ГРМ—

50.

Как показывают результаты лабораторных испытаний, несущая способность элементов, изготовленных по предлагаемому способу(опыт 1 и 2), по сравнению с элементом, изготовленным по известному (опыт 7), повышается на 32 — 34,. Изготовление элементов с режимами, приведенными в опытах М 3 — hh 66,, н е ц еал еас о о б6р ааза но, так как при режимах; приведенных в опытах 4 — 5 наблюдается снижение несущей способности элементов, при режиме сжатия продольной арматуры, превышающей предел прочности ее материала при сжатии (опыт 6), рост несущей способности элемента не происходит, а наблюдается снижение качества элемента за счет структурных изменений материала арматуры и бетона, при режимах, приведенных в опыте 3, изготовление элемента невозможно, так как продольная арматура теряет устойчивость.

Преимуществом способа изготовления сжатого железобетонного элемента по сравнению с прототипом является увеличение на 25-35 несущей способности элемента эа счет создания равномерного распределения давлений обжатия бетонной смеси по длине изготавливаемого элемента, обеспечения устойчивости арматуры за пределом упругости ее материала, а также повышения предела текучести арматуры в процессе изготовления ее сжатием.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет снизить в 3-5 раз метэллоемкость изготовляемого элемента за счет обеспечения воэможности использования в качестве продольной арматуры нитевидных высокопрочных материалов, а также сократить продолжительность и трудоемкость его изготовления за счет отказа отдополнительных устройств, обеспечивающих устойчивость арматуры при сжатии, Формула- изобретения

Способ изготовления сжатого железобетонного элемента, включающий установку в силовую форму арматурного каркаса, укладку бетонной смеси, одновременное напряжение арматуры каркаса и обжатие бетонной смеси в замкнутом объеме силовой формы и последующий отпуск напряжения после твердения бетонной смеси, о т ли ч а ю шийся тем, что, с целью повышения несущей способности элемента, одновременное обжатие бетонной смеси и напряжение продольной арматуры путем ее сжатия ведут в продольном направлении в две стадии: нэ первой стадии — в пределах упругости материала арматуры при сжатии со скоростью деформирования бетонной смеI си, в 2 — 4 раза большей скорости деформирования продольной арматуры. а на второй стадии — в пределах прочности материала арматуры при сжатии с одинаковой скоростью деформировэния бетонной смеси и продольной арматуры, 1679011

Номе опыта

Показатели

0,005

0,005

0.005

0,005

0.005

0.025

0.005

0.02

0,01

Арматура потерала устойчивость.

1660

1930

1810

1810

1810

7.0

6,0

7,6

7.0

6,3

269,0

247,3

324 1

311.7

331.8

325,0

Редактор О.Хрипта

Заказ 3191 Тираж 411 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Относительные деформации продольной арматуры на 1 стадии

Относительные деформации бетонной смеси нв I стадии

Отношение скорости деформированил бетонной смеси к скорости деформираваник продольной арматуры на 1 стадии

Напркжение в продольной арматуре при окончании обжатиа (в конце 11 стадии,).

Mf1s

Давление в бетонной смеси при оканч нии обжатил f а конце fl стадии). Mfls

Несущал способность,опытных образцов,кН

Составитель В.Лебедева

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова