предварительно напряженная рама для стеновой ниши

Формула изобретения

Предварительно-напряженная рама для стеновой ниши, содержащая стержневые элементы, жестко соединенные между собой, отличающаяся тем, что она выполнена по форме прямоугольного параллелепипеда с образованием плоскости портала и снабжена смонтированными с возможностью многократного применения элементами для предварительного напряжения рамы в виде направляющих, каждая из которых установлена в средней части стержневого элемента, гибкой затяжки, пропущенной через направляющие и выполненной по форме замкнутой петли, стянутой посредством натяжного устройства с крюковыми захватами в плоскости портала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным конструкциям, именно к несущим рамным конструкциям, устанавливаемым внутри стеновых ниш, или в проемы, выемки и другие полупространства внутри монолитных конструкций.

Известно техническое решение обрамления проема в кирпичной стене, включающее перемычку, которая выполнена с обращенными вверх упорами по торцам и снабжена тягами, заанкеренными в сжатой зоне кирпичной кладки стены (SU 659715, Е 06 В 3/00, 1977).

Недостатком такого известного технического решения является сложность установки в проем, связанная с необходимостью анкеровки обрамления в кирпичную кладку. Кроме того, включение элементов обрамления в работу только на нагрузки, возникающие после его (обрамления) установки в проем, приводит к увеличению концентрации усилий в стене в зоне проема и соответствующему повышению материалоемкости конструкции обрамления и стены в целом.

Кроме того, известна рама, включающая парные противолежащие профили четырехугольного сечения, соединенные между собой по углам крепежными элементами, установленными в канавках профилей, которые образованы внутри поверхностей профилей, асимметрично расположены относительно друг друга, при этом канавки выполнены с двумя опорными параллельными поясками, перпендикулярными к оси крепежных элементов (SU 635213, Е 06 В 1/16, 1977 - принято за прототип).

Недостатком такого известного технического решения является сложность конструкции рамы, связанная с устройством канавок внутри профилей. Кроме того, включение элементов рамы в работу только на нагрузки, возникающие после ее установки, приводит к увеличению концентрации усилий в стене в зоне проема и соответствующему повышению материалоемкости конструкции рамы и стены в целом.

Задача изобретения - снижение трудоемкости установки несущей рамы стеновой ниши и уменьшение концентрации усилий в стене от образованного нишей ослабления.

Технический результат достигается тем, что предварительно напряженная рама для стеновой ниши, содержащая стержневые элементы, жестко соединенные между собой, выполнена по форме прямоугольного параллелепипеда с образованием плоскости портала и снабжена смонтированными с возможностью многократного применения элементами для предварительного напряжения рамы в виде направляющих, каждая из которых установлена в средней части стержневого элемента, гибкой затяжки, пропущенной через направляющие и выполненной по форме замкнутой петли, стянутой посредством натяжного устройства с крюковыми захватами в плоскости портала.

Предлагаемое техническое решение позволяет перед установкой рамы в нишу выполнить ее предварительное напряжение посредством элементов многократного применения - направляющих, гибкой затяжки, натяжного устройства с крюковыми захватами. Для чего в средних частях стержневых элементов рамы устанавливают направляющие, через которые попускают гибкую затяжку, образующую по форме замкнутую петлю, и замыкают ее в плоскости портала крюковыми захватами с натяжным устройством. Натяжным устройством натягивают затяжку и тем самым предварительно напрягают раму.

После предварительного напряжения рамы и установки ее в нишу, размеры которой соответствуют размерам предварительно напряженной рамы, усилия в натяжном устройстве ослабляют до исходного состояния, растягивающие усилия в гибкой затяжке уменьшаются до нуля, стержневые элементы распрямляются, что приводит к увеличению внешних габаритов параллелепипеда и раскреплению ниши стены. Это позволяет включить стержневые элементы ниши в работу, т.е. создать в монолитной стене усилия обжатия (сжимающие усилия), уменьшающие концентрацию усилий (напряжений) в стене от образованного нишей ослабления стены.

Предлагаемое техническое решение описывается следующими графическими материалами:

- на фиг.1 схематически изображен общий вид предварительно напряженной несущей рамы (аксонометрия);

- на фиг.2 - разрез 1-1 на фиг.1;

- на фиг.3 - разрез 2-2 на фиг.2;

- на фиг.4 - разрез 3-3 на фиг.1.

Предварительно напряженная рама для стеновой ниши включает стержневые элементы 1 (например, из уголков, швеллеров, двутавров и т.п.), жестко соединенные между собой в форме прямоугольного параллелепипеда, на который монтируют элементы с возможностью их многократного применения - в средних частях стержневых элементов 1 рамы внутри прямоугольного параллелепипеда устанавливают направляющие 3 (например, в виде крюков), через которые свободно пропускают (с возможностью продольного смещения) гибкую затяжку 2, образующую по форме замкнутую петлю, и замыкают ее в плоскости портала крюковыми захватами 5 (например, в виде крюков) и натяжным устройством 4 (например, в виде стяжной муфты). При этом в плоскости портала 6, т.е. той стороны прямоугольного параллелепипеда, которая не соприкасается со стеной после установки рамы в нишу (лицевой стороны), гибкая затяжка 2 наклонена и соединяет смежные вертикальные и горизонтальные стержневые элементы 1.

Перед установкой рамы в нишу выполняют ее предварительное напряжение. Для этого с помощью натяжного устройства 4 производится натяжение гибкой затяжки 2, в результате чего в узлах ее перелома (пересечения с направляющими 3) возникают силы упругого отпора, направленные вовнутрь (к центру) прямоугольного параллелепипеда, в результате их действия происходит изгиб стержневых элементов 1, что приводит к смещению углов прямоугольного параллелепипеда к его центру и соответственно к уменьшению внешних габаритов рамы. Затем предварительно напряженную раму устанавливают в стеновую нишу, имеющую соответствующие ей (предварительно напряженной раме) габаритные размеры. После чего натяжное устройство 4 расслабляют, что приводит к уменьшению усилий в гибкой затяжке 2 до нуля, при этом упругий отпор, деформировавший стержневые элементы 1, исчезает и они (стержневые элементы 1) за счет собственной изгибной жесткости распрямляются и упираются в стеновую нишу, раскрепляя ее. Это создает в стеновой нише усилия (распор), уменьшающие концентрацию усилий в зоне ниши, т.е. ее обжатие массивом стены (ее собственным весом и другими, выше расположенными нагрузками, и т.п.). Гибкая затяжка 2, направляющие 3, натяжное устройство 4 с захватами 5 демонтируются и могут быть повторно использованы, что, как следствие, снижает трудозатраты и стоимость монтажа рамы в целом.

Создание предварительного напряжения в раме только одной гибкой затяжкой 2, выполненной по форме замкнутой петли, и одним натяжным устройством 4 с захватами 5 (элементами многократного применения) позволяет снизить трудоемкость этого процесса.

Свободный пропуск гибкой затяжки 2 через направляющие 3 обеспечивает равенство растягивающих усилий на всех ее участках и одновременное предварительное напряжение (изгиб) всех стержневых элементов 1, снабженных направляющими 3.

Расслабление натяжным устройством 4 гибкой затяжки 2 после установки рамы в нишу позволяет раскрепить ее (нишу) в местах сопряжения стержневых элементов 1 с массивом стены и включить их в работу, что приводит к уменьшению усилий в стене, обусловленных наличием ниши (местного ослабления стены).

Установка направляющих 3 внутри прямоугольного параллелепипеда, а также выполнение их и захватов 5 в форме крюков обеспечивает снятие гибкой затяжки 2 и натяжного устройства 4 после установки несущей рамы в стеновую нишу, т. е. многократность их применения, что также приводит к снижению трудоемкости монтажа.

К преимуществам предлагаемого технического решения относится снижение трудоемкости установки рамы стеновой ниши и уменьшение концентрации усилий в стене от образованного нишей ослабления.

Технико-экономический эффект предлагаемого решения заключается в снижении трудоемкости установки распорной несущей рамы стеновой ниши на 8...20%.