Предварительно напряженная балка и способ ее изготовления

 

Использование: для возведения сборноразборных стационарных промышленных и сельскохозяйственных зданий. Предварительно напряженная балка образована из мелкоштучных блоков, соединенных с помощью арматурных вант, которые уложены петлей в каналах, концы вант смежных блоков соединены посредством стяжных элементов, а поверху блоки соединены стяжными болтами. При загружении внешней нагрузки она имеет две зоны напряженного состоянии: выше горизонтальной оси конструкции с напряжениями сжатия и нижнюю с растягивающими напряжениями, способствующих образованию трещин, разрушению и сокращению срока службы Изобретение относится к строительству , а именно к строительным конструкциям, и может быть использовано для возведения малоэтажных сборно-разборных промышленных и сельскохозяйственных зданий производственного назначения. Известны конструкции, состоящие из двух видов строительных материалов (например , бетона и стальных конструкций), которые при силовом воздействии на них работают совместно, как одно целое, но хаконструкций . Однако растягивающим напряжениям в нижней зоне предлагаемой конструкции противодействуют силы обжатия , передаваемые петлевыми арматурными вантами с помощью торцевых металлических закладных деталей, напряжения бокового расширения в блоках воспринимает конструктивный арматурный каркас. При увеличении внешней нагрузки растягивающие усилия в нижней зоне конструкции воспринимаются арматурными вантами, но так как они петлей охватывают эту зону то производят одновременно и ее обжатие, значительно уменьшая возникновение внутренних растягивающих напряжений . Таким образом, достигается работа всего бетона в основном на сжатие, металла на растяжение, что позволяет снизить расход металла и бетона на конструкцию при сохранении ее прочностных характеристик и увеличить ее долговечность, или при одинаковом расходе материалов повысить прочность и несущую способность конструкции . 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил. ё рактеризуются различными показателями сжатия и растяжения, Известен способ изготовления конструкции из отдельных бетонных блоков, соединенных между собой напрягаемой арматурой, расположенной в каналах. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является предварительно напряженная балка, включающая сборку блоков и последовательное напряжение нижней, а затем верхней арматуры приложением поперечного усилия с послеVJ 4 О -N О vj

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!) (я)ю Е 04 В 7/14, Е 04 С 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4863455/33 (22) 20.06.90 (46) 23.07.92. Бюл. М 27 (71) Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт им, А.К.Кортунова (72) В.С,Скальный (56) Авторское свидетельство СССР

М 881247, кл. Е 04 С 3/00, 1979. (54) ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННАЯ

БАЛКА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Использование: для возведения сборноразборных стационарных промышленных и сельСкохозяйственных зданий. Предварительно напряженная балка образована из мелкоштучных блоков, соединенных с помощью арматурных вант, которые уложены петлей в каналах, концы вант смежных блоков соединены посредством стяжных элементов, а поверху блоки соединены стяжннми болтами. При загружении внешней нагрузки она имеет две зоны напряженного состоянии: выше горизонтальной оси конструкЦии с напряжениями сжатия и нижнюю с растягивающими напряжениями, способствующих образованию трещин, разрушению и сокращению срока службы

Изобретение относится к строительству, а именно к строительным конструкциям, и может быть использовано для возведения малоэтажных сборно-раэборных промышленных и сельскохозяйственных зданий производственного назначения.

Известны конструкции, состоящие из двух видов строительных материалов (например, бетона и стальных конструкций), которые при силовом воздействии на них работают совместно, как одно целое, но хаконструкций. Однако растягивающим напряжениям в нижней зоне предлагаемой конструкции противодействуют силы обжатия, передаваемые петлевыми арматурными вантами с помощью торцевых металлических закладных деталей, напряжения бокового расширения в блоках воспринимает конструктивный арматурный каркас. При увеличении внешней нагрузки растягивающие усилия в нижней зоне конструкции воспринимаются арматурными вантами, но так как они петлей охватывают эту зону то производят одновременно и ее обжатие, значительно уменьшая возникновение внутренних растягиваюа их напряжений. Таким образом, достигается работа всего бетона в основном на сжатие, металла на растяжение, что позволяет снизить расход металла и бетона на конструкцию при сохранении ее прочностных характеристик и увеличить ее долговечность, или при одинаковом расходе материалов повысить прочность и несущую способность конструкции, 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил. рактеризуются различными показателями сжатия и растяжения, Известен способ изготовления конструкции из отдельных бетонных блоков, соединенных между собой напрягаемой арматурой, расположенной в каналах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является предварительно напряженная балка, включающая сборку блоков и последовательное напряжение нижней, а затем верхней арматуры приложением поперечного усилия с после 1749407 дующим омоноличиванием конструкции полимербетон ной оболочкой.

Известно армирование несущей балки преднапряженной гибкой арматурой, размещенной в металлических полукольцах с отводами и полиэтиленовых патрубках, которые заполнены высокодеформативными антикоррозийными материалами.

Известно получение железобетонной балки из большого числа предварительно изготовленных элементов с составной напрягаемой арматурой, Недостатками известных технических решений является неполное использование прочностных свойств строительных материалов и высокий удельный их расход на несущую способность конструкции, технологическая трудоемкость ее создания и недолговечность, неразборность конструкции и незаменяемость ее отдельных элементов, потерявших эксплуатационную прочность.

Цель изобретения — повышение эксплуатационных качеств и снижение материалоемкости.

Укаэанная цель достигается тем, что в предварительно напряженной балке каждый блок выполнен с дополнительными парами каналов, один из которых размещен в горизонтальной плоскости основных кана. лов, а другой — в верхней части зоны растяжения, торцевые стороны каждого блока в зоне расположения каналов выполнены с цилиндрическими углублениями, а в верхних углах — с гнездами для установки стяжных болтов, причем каналы выполнечы с установленными в них полиэтиленовыми трубками, а арматурные ванты — составными, каждая часть из которых пропущена через полиэтиленовые трубки соответствующего блока с выводом концов вант из каналов в нижней зоне растяжения и соединена со смежным вантом посредством стяжных элементов, Дополнительный канал каждого блока в верхней части зоны растяжения выполнен с пересечением двух нижних в плане, причем каждый его конец совпадает с концом канала в нижней зоне растяжения, дополнительный канал в верхней зоне растяжения каждого промежуточного блока выполнен дугообразным, выпуклостью вверх, а концы каналов расположены по касательной к цилиндрической поверхности торцов блока.

Способ для осуществления указанной конструкции предварительно напряженной балки состоит в том, что перед натяжением вант устанавливают болты в верхних углах торца балки, а после натяжения вант стягивают блоки болтами до соприкосновения

55 плоскостей в верхней зоне торцов смежных блоков при расположении их вдоль прямой.

На фиг.1 изображена предварительно напряженная балка, общий вид; на фиг.2— узел стыка смежных блоков и схема конструктивного армирования блока; на фиг.3— торец блока с уложенными арматурными вантами; на фиг.4 — отдельный блок со схемой размещения в его каналах петлевых арматурных вант, вид сверху; на фиг.5— торцевая металлическая закладная деталь блока, вид сверху; на фиг.6 — то же, вид сбоку; на фиг,7 — блоки с соединенными и стянутыми, с помощью стяжных элементов, петлевыми арматурными вантами до стыка нижних плоскостей торцовых смежных блоков.

Предварительно напряженная балка включает сердечник, составленный из мелкоштучных блоков 1, с каналами 2 и размещенными в них жесткими полиэтиленовыми трубками 2 в вертикальных плоскостях, параллельных или под углом к продольной оси балки по обе ее стороны, одни из которых находятся в уровне горизонтальной плоскости верхней части зоны растяжения, а другие каналы — в горизонтальной плоскости нижней части растянутой зоны блоков и служат для размещения арматурных вант 3, охватывающих петлей зону растяжения и обжимающих бетон и арматурный каркас этой зоны. Торцы каждого блока бетонного сердечника снабжены торцевыми металлическими закладными деталями 4, приваренными к конструктивному арматурному каркасу 5, поверхности закладных деталей

4, как и торцов балки с углублениями в местах размещения выходов каналов, выполнены цилиндрическими в нижней зоне и плоскими — в верхней. Концы арматурных вант 3 оборудованы стяжными элементами

6 для последовательного соединения и стыков смежных блоков 1. Арматурные ванты 3 предварительно натягиваются по низу до стыка торцов смежных блоков 1 на уровне их концов, а затем напрягаются дополнительно продольными стягивающими усилиями по верху с помощью стяжных монтажных болтов 7 до стыка плоскостей торцов смежных блоков 1 в зоне сжатия при расположении блоков вдоль прямой, Для установки стяжных монтажных болтов 7 в верхних углах блоков 1 устроены гнезда, оборудован ные металлическими обрамлениями 8, приваренными к закладным деталям 4 со стороны тела блока, Предварительно напряженная балка выполнена следующим образом, Тело балки образовано из мелкоштучных бетонных (или другого строительного

1749407

Таким образом, предварительно напряженная балка воспринимая внешние нагрузки в процессе эксплуатации, преобразует вознйкающие растягИвающие усилия ниж5 ней зоны в обжимающие усилия петлевь(х арматурйых вант для бетона этой зоны, и чем больше внешняя нагрузка, тем больше . обжимающее усилие и тем лучше условия для работы бетона, что позволяет увеличить

10 несущую способность конструкции по фактору трещинообразования, несущей способности и долговечности.

В такой конструкции при эксплуатации резко уменьшается величина растягиваю15 щих усилий в бетоне нижней зоны и образование в его теле трещин, способствующих прогрессивной коррозии материалов конструкции, а следовательно, увеличивается ее

35

50

55 материала, хорошо работающего на сжатие) блоков 1, соединенных арматурными вантами 2, которые размещены петлей в каналах 3 и на цилиндрической поверхности углублений закладных деталей 4 торцов, приваренных к конструктивному арматурному каркасу 5, охватывая растянутую зону каждого блока с помощью стяжных элементов 6 и стяжных болтов,7, размещенных в

/ гнездах и оборудованных металлическими обрамлениями 8, при загружении внешней нагрузки тело балки имеет верхнюю зону с сжимающими напряжениями и нижнюю— с растягивающими напряжениями, способствующими образованию трещин, коррозии материалов и сокращению срока службы конструкции, Однако растягивающим напряжениям в нижней зоне конструкции противодействуют силы обжатия, передаваемые петлевыми арматурными вантами 3 с помощью торцевых металлических закладных деталей 4, а напряжения бокового расширения в блоках воспринимают конструктивный арматурный каркас 5.

При увеличении, внешней нагрузки на балку растягивающие силы прогиба в нижней зоне конструкции передаются на арматурные ванты, но так как они охватывают эту зону петлей, то затягивание петли производят одновременно обжатие этой зоны, уменьшая возникающие внутренние растягивающие напряжения, Таким образом, в каждом блоке балки достигается работа всего бетона в основном на сжатие, а металла — на растяжение, что позволяет снизить относительный расход материалов на создание равнопрочной конструкции и увеличить ее долговечность.

Технология изготовления предварительно напряженной балки заключается в соединении отдельных блоков 1 с помощью арматурных вант 3, оборудованных стяжными элементами 6 до стыка торцов смежных блоков по нижнему краю, а затем с помощью стяжных болтов 7 продольными стя- 4 гивающими усилиями блоки конструкции перемещаются в поперечном направлении до стыка торцов смежных блоков плоскостями в зоне сжатия при расположении их вдоль прямой. Цилиндрические стыковые поверхности торцов в зоне растяжения позволяют привести конструкцию в рабочее положение, усилиями, не превышающими расчетных для создания предварительного напряжения арматурных вант, и осуществить обжатие бетона растянутой эоны одновременно во всех блоках конструкции, что сокращает число технологических операций по сравнению с технологией и редварительного напряжения каждого блока. долговечность, Таким образом, удается максимально использовать лучшие свойства бетона на сжатие, металла — на растяжейие, снизить удельный расход строительных материалов и стоимость создания равнопрочной конструкции, а технология изготовления, сборки и монтажа такой конструкции не требует, специального оборудования и сокращает общую трудоемкость строительно-монтажн ых работ.

Формула изобретения

1. Предварительно напряженная балка, включающая блоки с каналами в нижней зоне растяжения, расположенными по обе стороны от их оси и размещенными на выпуклых сторонах закладными деталями а арматурные ванты, пропущенные через каналы с последовательным соединением блоков и закрепленные концами на торцах крайних блоков, отл и ч а ю ща я с я тем, что, с целью повышения" эксйлуатационных качеств и снижения материалоемкости, каждый блок выполнен с дополнительными парами каналов, один из которых размещен в горизонтальной плоскости основных каналов, а другой — в верхней части зоны растяжения, торцевые стороны каждого блока в зоне расположения каналов выполнены с цилиндрическими углублениями, а в верхних углах — с гнездами для установки стяжных болтов, причем каналы выполнены с установленными в них полиэтиленовыми трубками, а арматурные ванты — составными, каждая часть из которых пропущена через полиэтиленовые трубки соответствующего блока с выводом концов вант из каналов в нижней зоне растяжения и соединена со смежным вантом посредством стяжных болтов.

2. Балка по п.1, отл и ч а ю ща я с я тем, что дополнительный канал каждого блока в верхней части зоны растяжения выполнен с

1749407 пересечением двух нижних в плане, причем каждый его конец совпадает с концом канала в нижней зоне растяжения.

3, Балка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что дополнительный канал в верхней зоне растяжения каждого дополнительного блока выполнен с уклоном в сторону торца балки.

4. Балка по пп1 — 3, от л и ч а ю ща я ся тем, что дополнительный канал в верхней зоне растяжения каждого промежуточного блока выполнен дугообразным выпуклостью вверх, а концы каналов расположены по касательной к цилиндрической поверхности торцов блока.

5. Способ изготовления предварительно напряженной балки, включающий сборку блоков и натяжение арматурных вант по всей длине балки до стыка нижних плоско5 стей торцов смежных блоков, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных качеств и снижения материалоемкости, перед натяжением вант устанавливают болты в верхних углах тор10 ца балки, а после натяжения вант стягивают блоки болтами до соприкосновения плоскостей в верхней зоне торцов смежных блоков при расположении их вдоль прямой.

T д

1749407 и8.

Составитель В, Скальный

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Е. Островская

Редактор В. Данко

П оизводственно-издательский комбинат "Патент",.г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 р

Заказ 2572 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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