Несущий строительный элемент, преимущественно балка

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПИЕНту

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5057328/33 (22) 30.07.92 (46) 15.1 293 Бюл. Na 45-46 (76) Атоян Сергей Иванович (54) НЕСУЩИЙ СТРОИТУ1ЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО БАЛКА (57) Использование: в строительстве в качестве несущего строительного элемента балочного типа или колонны. Сущность изобретения: в концевых зонах несущий элемент имеет относительно большую, чем в пролетной зоне площадь поперечного сечения с плавным переходом от одной площади поперечного сечения к другой с длиной перехода меньшей или равной высоте сечения пустотного канала в концевой зоне, длина которого выбирается (19) RU (11) 2004734 С1 (51) 5 Е04С3 02 большей или равной высоте несущего элемента, но меньше и равной сумме длины участка опирания концевой зоны и 2,5 высот несущего элемента, а при выполнении элемента многопролетным в приопорной зоне промежуточных опор и в промежуточных участках пролетной зоны поперечное сечение несущего элемента имеет увеличенную площадь стенок ло сравнению со смежными участками с учетом действующих в этих участках нагрузок на элемент, который может быть выполнен с консолями и закладными деталями, длина заанкеренной части которых меньше или равна длине заанкеренной части участков элементы с увеличенной площадью сечения стенок 6 зл.ф-лы, 12 ил, 2004734

Изобретение относится к строительству, а именно к строительным конструкциям типа балочных несущих элементов, но может быть использован в качестве колонн, или несущих элементов Фундаментов.

Известен несущий строительный элемент с замкнутым контуром поперечного сечения, имеющий стенки и пустотный канал переменного сечения, Однако в данной конструкции не учитывается характер распределения касательных напряжений в ее стенках от действия поперечных сил, которые в концевых и приопорных зонах достигают максимума сил, которые в концевых и приопорных зонах достигают максимума, а это приводит к увеличению матариалоемкасти при изготовлении такого несущего элемента, а также снижает прочность и трещиностайкасть наиболее напряженных участков несущего элемента, из-за равномерного распределеЪ ния давления сжатого воздуха в пустатоабразователях известных конструкций технологически сложно обеспечить трапецевидное или прямоугольное сечение пустот в известной конструкции. Задачей изобретения является сниже. ние материалоемкасти, трудозатрат при изготовлении несущего элемента, повышение прочности и трещиностайкости наиболее напряженных концевых зон, пролетных зан и приопорных зон промежуточных опор, Эта задача решается за счет того, что стенки в концевых зонах несущего элемента имеют относительно большую, чем в пролетной зоне площадь поперечного сечения с плавным переходом от одной площади поперечного сечения к другой, г(ри этом длина концевой зоны несущего элемента соответствует неравенству

Н = а.; о) + 2 5Н, rq(-: а(— длина концевой зоны, I- — высота несущего элемента, д — длина участка апирания концевой зоны, а длина перехода соответствует неравенствуаз hn, где а2 — длина перехода, hn — высота сечения пустатного канала в концевой зоне, При этом несущий строительный элемент может быть выполнен многопралетным, а в приапорной зоне промежуточных опор стенки несущего элемента имеют относительно большую, чем в смежных пролетных зонах площадь поперечного сечения, а длина каждой приопорной эоны промежуточной опоры соответствует неравенству

Oz" +2Н аз S д2 +5 Н, 5 где аз — длина промежуточной приопорной зоны, промежуточных опор, Н вЂ” высота несущего элемента, 62 — ширина промежуточной опоры, 10 причем несущий элемент может иметь в пролетной зоне, по крайней мере, один промежуточный участок с увеличенной площадью поперечного сечения стенок относительно смежных участков, и суммар"5 ная длина всех промежуточных участков соответствует следующим неравенствам:

li < l — 2(а1 + (а + 1)аа)

20 — для однопролетного несущего элемента, и ф h <1-2(а1+(n+ m+1)аа) — таа

25 )=1 — для многопролетного несущего элемента, где I номер участка (- 1, 2, 3...), l(— длина промежуточного участка пролетной зоны элемента

I — длина несущего элемента, а1 — длина концевой зоны, а2- длина перехода, аз — длина приопарной зоны промежу")а точной опоры, m — количество промежуточных. опор(1,2,3;,.), . а на участках с увеличенной площадью по-. перечного сечения размещены закладные детали, при этом длина заанкереннай части закладной детали меньше длины этого участка несущего элемента и соответствует следующим неравенствам: ! за(а>, зэ(I(, heal <аз, где!зэ) — длина заанкереннай части закладной детали, а) — длина концевой эоны, аз — длина опорной зоны промежуточной опоры, l(= длина промежуточного участка пролетной зоны элемента.

Несущий строительный элемент может быть выполнен с, по крайней мере, одной накладной консолью, прикрепленной к закладным деталям, размешенным на праме2004734 жуточных участках и в концевых зонах несущего элемента.

Несущий строительный элемент может быть выполнен с, по крайней мере, одним выступом на наружной поверхности эле- 5 мента, располо>кенным на участках с увеличенной площадью поперечного сечения стенок.

Несущий строительный элемент может .быть снабжен заглушками, установленными 10 по концам пустотного канала на торцах элемента.

Технический результат при решении вышеуказанной задачи заключается в том, что за счет вышеуказанных признаков до- 15 стигается эффективное распределение материала несущего строительного элемента, соответствующее воспринимаемым местным действиям нагрузок (усилий), прила- . женных как к стенкам балки, так и к ее 20 торцам и к приопорным зонам промежуточных опор, т.е, сечение стенок несущего строительного элемента определяется нанрях<ением, испытываемым элементом в данном сечении, 25

Так, например, B известных конструкциях несуьцих элементов от действия собственного веса и веса вышележащих этажей здания возможно местное смятие(от вертлкального сжатия) стенок по концам несуще- 30 го элемента — балки или колонны, Максимальные поперечные силы действуют в концевых (приопорных) зонах несущих строительных элементов, à максимальные нвпряжения, вызванные этими силами, 35 возникают на уровне центра тяжести приведенного сечения несущего элемента. Значения касательных напрях<ений находятся в прямо пропорциональной зависимости от толщины стенок. Наиболее опасные по дей- 40 ствию поперечных сил наклонные сечения несущего элемента находятся в пределах расстояния от внутренней (со стороны пролета) грани опоры, равного двум раба <им высотам (2Н) несущего элемента, 45

В тех случаях, когда значения поперечных сил, действующих на несущий строительный элемент отнаслтельно малы и действуют только местные максимальные сжимающие усллия, длина концевых зон ма- 50 жет быть минимальной и равной1 длине участка опирания конца несущего элементе на

ОПОРУ, т.Е. — д1 .

Таким образом, утолщение стенок в концевых зонах в определенное члсла рзз 55 позволит исключить материальные затраты на изготовление несущега элемента. повысить трещиностойкость элемента на этих участках, На фиг. 1 показан несущий балочный элемент, вид сбоку; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1, вариант 1 — однопролетный несущий балочный элемент с относительно большей площадью поперечного сечения стенок в концевых зонах; на фиг. 3 — разрез А — А на фиг. 1, вариант 2 — однопролетный несущий балочный элемент с относительно большей площадью поперечного сечения стенок в концевых зонах и на промежуточном участке продетной зоны; на фиг. 4 — разрез А-А на фиг. 1, вариант 3 — двухпролетный несущий балочный элемент с относительно большей площадью поперечного сечения стенок в концевых зонах и в промежуточной приопорной зоне; на фиг. 5 — однопролетный несущии балочныи элемент, установленный на апорэх, вид сбоку, на фиг, 6 — (двух) многопролетный несущий балочный элемент, установленный на опорах, вид сбоку; на фиг.

7 — выполнение несущего балочного элемента с консолью, вид сбоку; на фиг. 8 — выполнение несущего балочного элемента с двумя консолями, вид сверху; на фиг. 9-12 — выполнение несущего строительногоэлемента в виде колонн с одной, двумя консолями и без них.

Несущий строительный элемент включзет сте" êè 1, 2, 3, пустотный канал 4, торцы

5 приопорные зоны б,;1ежду которыми расположена пролетная зона 7, KOTopBR имеет хотя бы ади: промежуточный участок 8, э в случае выполнения строительнога элемента двух или более пролетным па крэйней мере, одну промежуточну о приопорную зону 9 промежуточной опоры, Форма поперечного сечения пустатного канала элемента может бь:ть различной.

Несущий строительный элемент выполнен со строповочными закладными детал".ми 10, отверстиями 11 и закладными монтажными деталями 12.

Балочные несущие элементы размещвются на концевь х апорэх 13 с боковой поверхностью опор 14.

Балочные несущие элементы voãó-г быть выполнены 11ногопролетными и иметь, Кроме концовых опар 13, промежуточные опоры 15 с боковыми поверхностями 1б.

На фиг. 11 представлен вариант использования несущего строительного элемента в качестве колонны ипи стойки 17, установленной на основание 18. На торец 5 стойки

17 опира:атся элементы 19, например ригели.

На фиг, 12 представлсн варивнт использования несущего строительного элемента в виде калîíHû 20 с ззкладными опорными деталями 21, к которым прикреплены нв2004734

35

40 концевой зоне.

55 кладные консоли 22, размещенные на участке с увеличенной толщиною сечения стенок.

Несущий строительный элемент может быть использован как колонна 23 с опорным выступом 24, расположенным на наружной поверхности элемента на участке с увеличенной площадью сечения стенок. На выступ 24, как это показано на фиг. 9, может опираться ригель 19. Несущий элемент, как это показано на фиг. 8, может быть использован как колонна 25 с двумя опорными выступами 26, расположенными на участках с увеличенной площадью сечения стенок.

На опорные выступы 26, как это показано на фиг, 10, могут опираться ригели 19. Площадь поперечного сечения несущего элемента и соответственно пустотного канала 4 переменная по длине элемента, В концевых зонах 6 элемента, воспринимающих местное действие нагрузок (усилий), приложенных как к стенкам 3, так и к торцам 5, несущий элемент имеет относительно большую, чем в пролетной зоне 7, площадь поперечного сечения за счет большей толщины стенок 3 и за соответственно за счет меньшей площади сечений. концов пустотных каналов 5.

Длина концевой зоны а1, определяется из

-неравенства: Н = ai < д1+ 2,5, где 61— длина участка опирания конца элемента на крайнюю опору 13.

При отсутствии опоры 0> = О, и в случае использования несущего элемента в качестве колонны длина концевой зоны равна не более 2,5Н, Переход от одной площади поперечного сечения элемента к другой и соответственно изменение сечения пустотного канала 4 происходит плавно, и длина участка плавного перехода Аг не долж;а превышать высоты пустотного канала hi(в

При выполнении несущего элемента многопролетным в приопорных зонах, расположенных по обеим сторонам от каждой громежуточной опоры 15 и воспринимающих местное действие внешних сил нагрузок (например, опорные реакции, опорные изгибающие моменты) пустотные каналы имеют относительно меньшую, а стенки балки соответственно относительно большую (увеличенную) площадь поперечного сечения, чем в смежных пролетных зонах, причем длина аз каждой приопорной зоны определяется неравенством: дг+ 2Н аз Ь. + 5Н, где Н вЂ” высота несущего элемента, а дг — ширина промежуточной опоры, В пролетной зоне 7 несущего элемента могут быть участки (один или более) наиболее нагруженные внешней (локальной, мес5

20 тной) нагрузкой, например сосредоточенными силами. На этих участках пустотный канала 4 имеет меньшую, чем на смежных по длине элемента, площадь поперечного сечения, а элемент — соответственно увеличенную площадь поперечного сечения стенок, причем длина I(каждого такого участка определяется расчетом в зависимости от величины и характера приложения внешней нагрузки на несущий строительный элемент, а суммарная длина всех этих участков определяется из следующих неравенств: < < I — 2(ai+(n+ 1)as( (=1 — для однопролетного несущего элемента, и (

1=1

-для многопролетного несущего элемента, где I — номер участка(! =1,2. 3 ... и), I(— длина промежуточного участка, ! — длина несущего элемента, а1 — длина концевой зоны, аг — длина перехода, аз — длина приопорной зоны промежуточной опоры, m — количество промежуточных опор (m-1, 2,3 ...), При выполнении несущего строительного элемента с закладными деталями, они устанавливаются в концевых зонах, в приопорных зонах промежуточных опор и в пролетных зонах на промежуточных участках с увеличенной площадью поперечного сечения стенок элемента, при этом длина каждой из этих зон или участков равна или превышает заанкеренную часть !зэ(монтажной закладной детали 12, Наличие в несущем строительном элементе участков с увеличенной площадью сечения стенок позволяет надежно заанкерить в них закладные монтажные детали 12, с помощью которых несущий элемент крепится к другим конструктивным элементам (к ригелям панелям здания).

На участках с увеличенной площадью поперечного сечения стенок элемента могут быть выполнены опорные консоли в виде выступов 24, 26 на наружной поверхности несущего элемента, либо в виде наклонных консолей 22, которые крепятся к закладным деталям 12 или 21. Опорные выступы 24, 26 или накладные консоли 22 также предполагается размещать на участках с увеличенной

2004734

10 где Ьл - высота сечения пустотного качала в концевой зоне.

2. Строительный элемент по п.1, отличающийся тем, что он выполнен многопролетным, при этом в приопорной зоне

40 промежуточных опор стенки несущего элемента имеют большую, чем в смежных про: летных зонах, площадь поперечного сечения, а длина аз каждой приопорной зо-! ны промежуточной опоры соответствует

45, неравенству д +2Н < аз < д +5Н, где Н - высота несущего элемента; д - ширина промежуточной опоры.

3. Строительный элемент по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он имеет в пролетной зоне по крайней мере один промежуточный участок с увеличенной площадью поперечного сечения стенок и суммарная л

: длина,1 всех промежуточных участков

1=1 соответствует следующим неравенствам; площадью поперечного сечения стенок элемента.

Такое. расположение опорных консолей и опорных выступов позволяет снизить уровень местных напряжений, возникающих в несущем элементе от действия сосредоточенных сил (нагрузок) на эти консоли и выступы.

По концам пустотного канала могут быть установлены заглушки, выполненные из пластмасс или других материалов для предотвращения попадания бетонной или тому подобной смеси в пустые каналы при замоноличивании стыков, или для образования шпоночного соединения элемента с другими элементами.

Увеличение площади поперечного сечения стенок несущего элемента в концевых зонах, в промежуточных приопорных зонах и на промежуточных участках пролетной зоны, т.е. в местах повышенного воздействия нагрузок на элемент позволит не только повысить трещиностойкость несущего элемента по наклонным и нормальным сечениям, но и позволит повысить уровень предварительного обжатия элемента и соответственно жесткости элемента B случае выполнения его предварительно напряженным, за счет повышения трещиностойкости элемента по горизонтальным сечениям в его концевых зонах, в которых действуют местные изгибающие моменты от предварительФормула изобретения

1. НЕСУЩИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО БАЛКА, с замкнутым контуром поперечного сечения, включающий стенки и полки, образующие пустотный канал с замкнутым контуром поперечного сечения, с переменной по длине площадью поперечного сечения, отличающийся тем, что переменная площадь поперечного сечения канала образована выполнением стенки канала в концевых зонах относительно большей площади поперечного сечения, чем в пролетной зоне, с плавным переходом от одной площади поперечного сечения к другой. при этом длина а1 концевой зоны несущего.элемента соответствует неравенству

Н а1 д1+2,5Н, где Н - высота несущего элемента; д1 — длина участка опирания концевой зоны, а длина а перехода соответствует неравенству

az < h,;

30 ного напряжения. Утолщение гтен1к в концевых зонах несущего элем:.нтэ следует производить за счет перераспределения формовочного материала (например. бетонной смеси) из средних участков в концевые, Причем материал из средних участков несущего элемента следует выбирать из зон, наиболее близких к ядру поперечного сечения несущего элемента. т.е. из зон. прилегающих к поверхностями пустотного канала.

Тэк как длина концевых зон значительно мала пр сравнению с длиной остальной (средней) части несущего элемента, то для утолщения стенок в концевых зонах потребуется незначительное уменьшение площади поперечного сечения несущего элемента (или увеличение сечения пустотного канала) на его средних участках, что несущественно отразиться на трещиностойкости нормальных сечений средней части несущего элемента.

Для изготовления несущих строительных элементов с предлагаемой формой пустотного канала необходимо использование пустотообрэзователя с периодически расположенными по его длине уширениями, выполненными, например, в виде складных жестких секций или в виде надувных пневмокамер, закрепленных нэ жестком каркас»:. (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1249123, кл. Е 04 С 3/02, 1986. 1г11< 1--2 (Ь1+(и+1)эр)—

i=1

2004734

12 Ы

6.7

iC в для однопролетного несущего элемента и ,">, 1!

1=! для многопролетного несущего элемента, где!- номер участка (! = 1,2,3, ..., и);

1! — длина промежуточного участка пролетной зоны элемента;

1- длина несущего элемента;

10 а1 - длина концевой зоны, а7 - длина перехода; аз — длина приопорной зоны промежуточной опоры;

m - количество промежуточных опор (m 15

= 1,2,3, ....).

4, Строительный элемент по пп.1 - 3, отличающийся тем, что на участках с уве. личенной площадью поперечного сечения размещены закладные детали, при этом 20 длина l,ä! заанкеренной части закладной детали меньше длины этого участка и соответствует следующим неравенствам:

l,ä! а1, з.д! — 1!

1з.д! — аз где li — длина промежуточного участка пролетной зоны элемента.

5. Строительный элемент по пп.1 - 4, отличающийся тем, что он выполнен по крайней мере с одной накладной консолью, прикрепленной к закладным деталям, 6, Строительный элемент по пп,1, 2 и 4, отличающийся тем, что он выполнен по крайней мере с одним выступом на наружной поверхности элемента, расположенным на участках с увеличенной площадью поперечного сечения стенок.

7. Строительный элемент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен заглушками, установленными по концам пустотного канала на торцах элемента.

2004734

Фиг,7

2004734

2004734

4Ьг 72

Редактор Н,Семенова

Производственно-издательский комбачат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель C.Атоян

Техред М.Мо н ентал

Заказ 3387 Тираж

НПО "Поиск" Роспатента

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

Корректор Л.Ливрйнц

Подписное