напряженная железобетонная конструкция

Формула изобретения

Напряженная железобетонная конструкция, включающая обжатые с обоих краев ее растянутые зоны, отличающаяся тем, что она снабжена бетонными распорными клиньями, расположенными поперек сильно растянутых зон с предельными приближениями к максимальным растягивающим усилиям, бетонные распорные клинья выполнены жестко скрепленными с поперечными напряженными арматурными элементами, преимущественно одиночными, выполненными опертыми на сжатую зону напряженной железобетонной конструкции посредством внутренних концевых анкеров, скрепленных разъемно с поперечными напряженными арматурными элементами при расположении бетонных распорных клиньев в примыканиях к внутренним сквозным щелям свободного хода с минимизированными углублениями, а именно при расположении наклонных поверхностей бетонных распорных клиньев, обжимающих сильно растянутые зоны напряженной железобетонной конструкции без адгезии с наклонными бетонными поверхностями во внутренних сквозных щелях свободного хода и в наружных контурах сильно растянутых зон.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, к созданию сжимающих усилий в совокупности изгибаемых железобетонных конструкциях.

Известна конструкция железобетонной балки, свободной от растягивающих напряжений посредством натяжения высокопрочной проволоки после твердения бетона.

Эта конструкция имеет ряд преимуществ (сниженная металлоемкость, увеличенная трещиностойкость и сниженная деформативность), но сохраняет значительную металлоемкость (т.к. проволоки расположены по длине обжимаемой конструкции) и имеет сниженную огнестойкость, при этом напряженное состояние конструкции изменяется по времени в сторону уменьшения.

Сущность изобретения: напряженная железобетонная конструкция, например полнотелая, включающая обжатые, с обоих краев, растянутые зоны ее, отличающаяся тем, что она снабжена бетонными распорными клиньями, расположенными поперек сильно растянутых зон, с предельными приближениями к максимальным растягивающим усилиям, бетонные распорные клинья выполнены жестко скрепленными с поперечными напряженными арматурными элементами, преимущественно одиночными, выполненными опертыми, на сжатую зону напряженной железобетонной конструкции, посредством внутренних концевых анкеров, скрепленными, преимущественно разъемно, с поперечными напряженными арматурными элементами, при расположении бетонных распорных клиньев, в примыканиях к внутренним сквозным щелям свободного хода, с возможными минимизированными углублениями: во внутренние сквозные щели свободного хода и в наружные контуры сильно растянутых зон, наклонные поверхности, бетонных распорных клиньев, обжимают сильно растянутые зоны, напряженной железобетонной конструкции, без адгезии с наклонными бетонными поверхностями ее.

Техническим результатом изобретения является многократное снижение металлоемкости напряженной железобетонной конструкции.

Другой технический результат изобретения - повышение запаса прочности напряженной железобетонной конструкции.

Еще один технический результат изобретения - снижение деформативности напряженной железобетонной конструкции.

Еще один технический результат изобретения - повышение огнестойкости напряженной железобетонной конструкции.

Еще один технический результат изобретения - повышение технологичности натяжения поперечной арматуры напряженной железобетонной конструкции.

Еще один технический результат изобретения - повышение долговечности напряженной железобетонной конструкции.

Еще один технический результат изобретения - увеличение пролетов напряженной железобетонной конструкции.

Еще один технический результат изобретения - возможность корректирования усилий обжатия, растянутых зон, напряженной железобетонной конструкции в процессе эксплуатации ее.

На фиг.1 изображена фасадная проекция полнотелой железобетонной сборной балки, на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1, на фиг.3 изображен узел А на фиг.1.

Напряженная железобетонная конструкция, например полнотелая, включающая обжатые, с обоих краев, растянутые зоны ее, отличающаяся тем, что она снабжена бетонными распорными клиньями 1, расположенными поперек сильно растянутых зон 2, с предельными приближениями к максимальным растягивающим усилиям, бетонные распорные клинья 1 выполнены жестко скрепленными с поперечными напряженными арматурными элементами 3, преимущественно одиночными, выполненными опертыми, на сжатую зону напряженной железобетонной конструкции, посредством внутренних концевых анкеров 4, скрепленными, преимущественно разъемно, с поперечными напряженными арматурными элементами 3, при расположении бетонных распорных клиньев 1 в примыканиях к внутренним сквозным щелям 5, свободного хода, с возможными минимизированными углублениями 6: во внутренние сквозные щели 5 и в наружные контуры сильно растянутых зон 2, наклонные поверхности, бетонных распорных клиньев 1, обжимают сильно растянутые зоны 2, напряженной железобетонной конструкции, без адгезии с наклонными бетонными поверхностями ее.

Выступающие из напряженной железобетонной конструкции концевые части поперечных напряженных арматурных элементов 3 с внутренними концевыми анкерами 4 на них, и с опорными шайбами 7 под внутренними концевыми анкерами 4 должны быть расположены во внутренних полостях конструкции, например в анкерных колодцах 8.

Расположение бетонных распорных клиньев 1 в сильно растянутых зонах 2 зависит и от длин сильно растянутых зон 2. Достаточно одного бетонного распорного клина 1 с предельным приближением его к максимальному растягивающему усилия для обжатия сильно растянутой зоны 2. При увеличенных длинах сильно растянутых зон 2 лучше расположить дополнительные распорные клинья 1 с краев сильно растянутой зоны 2, как это изображено на фиг.1, что приведет к сложению усилий обжатия каждой пары распорных клиньев 1, равномерно обожмет сильно растянутую зону 2, уменьшит усилия натяжения и площади поперечных арматурных элементов 3.

Распорные клинья 1 следует изготавливать из высокопрочного бетона с прочностью на сжатие до 100 МПа, превышая прочности, на сжатие бетона напряженной железобетонной конструкции, на 30-40 МПа.

Наклонные поверхности бетонных распорных клиньев 1 должны иметь минимальную шероховатость (Rz от 5 до 10 мкм), которую нужно достигать в процессе формования распорных клиньев 1 без дополнительной обработки.

Высоты бетонных распорных клиньев 1 ориентировочно составят от 1/8 до 1/4 высот напряженной железобетонной конструкции.

При изготовлении распорных клиньев 1 лучше предварительно установить и зафиксировать в формовочных полостях клиньев 1 заготовки поперечных напряженных арматурных элементов 3.

Уклоны наклонных поверхностей распорных клиньев 1 могут быть от 1/12 до 1/8.

Обжимаемые сильно растянутые зоны 2 имеют высоты, равные высотам распорных клиньев 1.

В качестве заготовок поперечных напряженных арматурных элементов 3 нужно использовать гладкие стержни напрягаемой арматуры с утолщенными концевыми участками. На одной из сторон на утолщенных участках заготовок нужно выполнить усиленные резьбы, на противоположных сторонах могут быть выполнены как резьбы, так и шаровидные утолщения для анкеровки заготовок в распорных клиньях 1.

Внутренние концевые анкера 4 - гайки с увеличенными площадями и толщинами, а также с усиленными резьбами, которые можно изготовлять из обычных конструкционных сталей.

Внутренние сквозные щели 5 свободного хода обеспечивают незначительные избыточные перемещения распорных клиньев 1 из-за снижения модуля упругости бетона напряженной железобетонной конструкции. Высота внутренних сквозных щелей 5 должна быть от 8 до 15 мм. Длина внутренних сквозных щелей 5 должны немного превышать ширину распорных клиньев 1, поверху последних, как это изображено на фиг.3.

Углубления 6 распорных клиньев 1 в сквозные щели 5 и в наружные контуры сильно растянутых зон 2 должны составлять от 3 до 4 мм.

Площади опорных шайб 7 зависят от двух факторов: передаваемой нагрузки на опорные шайбы 7 и прочности бетона напряженной железобетонной конструкции.

Напряженная железобетонная конструкция должна иметь увеличенную прочность бетона на сжатие и увеличенное отношение высоты ее к лету. Наименьший класс бетона по прочности на сжатие В 50.

При классах бетона по прочности на сжатие В 50, В 55 и В 60 высота напряженной железобетонной конструкции составит от 1/16 до 1/12 пролета ее. При классах бетона по прочности на сжатие В 70 и выше высота напряженной железобетонной конструкции составит от 1/32 до 1/14 пролета ее.

Анкерные колодцы 8 должны иметь глубины, достаточные для размещения опорных шайб 8 внутренних концевых анкеров 4, выступающих концов, поперечных напряженных арматурных элементов 3 плюс вертикальное перемещение распорных клиньев 1 и 25 мм (защитный слой). Два других измерения анкерных колодцев 8 должны допускать размещение опорной шайбы 7 и торцового ключа для затягивания внутреннего концевого анкера 4. Ослабление сжатых зон можно компенсировать армированием стенок анкерных колодцев 8 или заполнением колодцев 8 бетоном.

Основные технологические проблемы осуществления данной напряженной железобетонной конструкции решаются использованием термопластиков для тонкослойных покрытий заготовок поперечных напряженных арматурных элементов 3 и наклонных поверхностей бетонных распорных клиньев 1 для отливки расплавляемых форм распорных клиньев 1 и выплавляемых пробок для образования сквозных щелей 5 и анкерных колодцев 8.

Для повышения точности обжатия сильно растянутых зон 2 нужно экспериментально определить коэффициент трения распорных клиньев 1 по наклонным поверхностям напряженной железобетонной конструкции.

При этом можно допустить и незначительное превышение расчетных усилий обжатия (до 5-10%) сильно растянутых зон 2. Для этого достаточно увеличить высоты распорных клиньев 1 на 3-5 мм.

При стабильных результатах испытаний прочности бетонов и модулей упругости их, возможны и фиксированное расположение распорных клиньев 1 без углублений 6, и экспериментальный подбор диаметров напряженных арматурных элементов 3 методом постепенного приближения.