Способ создания предварительного напряжения в железобетонных конструкциях

 

Использование: в сборных и монолитных предварительно напряженных железобетонных конструкциях. Сущность изобретения: создание напряжения в арматурном каркасе осуществляют путем использования вставленных друг в друга рассеченных по образующей отрезков труб, при этом трубу большого диаметра соединяют с напрягаемой арматурой посредством разнобокого углового профиля, закрепленного по образующей данной трубы, а после набора прочности бетоном зазор между трубами заполняют расширяющийся смесью. При необходимости создания дополнительного напряжения смесью заполняют также внутренний объем трубы меньшего диаметра . 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s Е 04 6 21/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) !

OllVICAHME ИЗОбРбтбНИ, ".-:, -,, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4844650/33 (22) 17.05,90 (46) 30,01,93. Бюл. М 4 (71) Завод-ВТУЗ при Карагандинском металлургическом комбинате (72) В.M.Ïëîòíèêîâ, Р,Ш.Адигамов, В.В.Беляев, В.Н.Ворожбянов, А.В.Коннов и И.С.Чиж (56) Иванов.B.Ô. и др, Конструкции зданий и сооружений. M. Стройиздат, 1965, с, 347452.

Инструкция по применению невзрывчатых разрушающих средств (НРС-1) для добычи блоков природного камня на карьерах

Министерства промышленности строительных материалов СССР, М.: МПСМ, СССР, МГИ, 1986.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для создания предварительного напряжения в сборных и монолитных железобетонных конструкциях,, Известны способы для создания предварительного напряжения в железобетонных конструкциях, которые осуществляются эа счет натяжения арматуры на упоры до бетонирования и натяжения арматуры на бетон после его отвердения. При этом применяются несколько методов натяжения арматуры — механический, электротермический и электромеханический.

Недостатком известных способов для создания предварительного напряжения в

„„5U „„1791598 А1 (54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ (57) Использование. в сборных и монолитных предварительно напряженных железобетонных конструкциях. Сущность изобретения: создание напряжения в арматурном каркасе осуществляют путем использования вставленных друг в друга рассеченных по образующей отрезков труб, при этом трубу большого диаметра соединяют с напрягаемой арматурой посредством равнобокого углового профиля, закрепленного по образующей данной трубы, а после набора прочности бетоном зазор между трубами заполняют расширяющийся смесью.

При необходимости создания дополнительного напряжения смесью заполняют также внутренний обьем трубы меньшего диаметра. 2 з.п. ф-лы,3 ил. е еЪ 4 железобетонных конструкциях является ьО практическая невозможность их применения в условиях строительной площадки, осо- у бенно при возведении монолитных О конструкций, так как традиционные методы создания предварительного напряжения в железобетонных конструкциях хорошо зарекоиеидоелли себя лишь е еееодскик условиях. Они дорогостоящи, не мобильны, не а удобны для использования на строительной площадке для возведения монолитных конструкций.

Кроме того, ни одна из известных способов не позволяет проводить дополнительное донапряжение бетона, в уже эксплуатируемых железобетонных конст1791598

35

45

2Е ° I h

55 рукциях, например, когда в их растянутой зоне появились волосяные трещины не меняя конструктивной их схемы.

Цель изобретения — снижение трудоемкости и повышение качества изготовления железобетонных конструкций, Поставленная цельдостигается тем, что обжэтие бетона в растянутой зоне конструкции осуществляется за счет ввода в работу специальных обжимных устройств, состоя- 10 щих из рассеченных по образующей труб, каждая из которых по разрезанному краю прикреплена к рабочей арматуре у ее концов. Внутри каждой трубы обжимного устройства симметрично вставлена разрезанная по образующей труба меньшего диаметра, После набора прочности бетоном; пространство между двух труб каждого обжимного устройства заполняют смесью веществ, химическая реакция которых приводит к возникновению механических напряжений внутри наружных рассеченных труб, которые передаются слою бетона и обжимают его с обоих концов железобетонной конструкции. В качестве рабочей смеси может служить, например; невзрывчатое разрушающее средство Н РС-1.

HPC-1 — смесь веществ, состоящая из окиси кальция 60-90% от общей массы и отходов целлюлозно-бумажного производства, При изготовлении рабочей смеси количество воды в ней должно быть от 28 до

30% от массы HPC-1. Напряжение, вызванное расширением смеси HPC-1, достигает

30 МПа.

Напряжения, вызванные расширением смеси, передаются рассеченным трубам каждого обжимного устройства и вызывают предварительное напряжение в железобетонных конструкциях, Величина усилия, передающая новым обжимным устройством, при этом способе, зависит от внутреннего диаметра большей трубы обжимного устройства и его длины, Поставленная цель достигается еще и тем, что каждое обжимное устройство состоит из двух телескопических, вставленных друг в друга труб, разрезанных по образующей на всю длину. Причем смесь HPÑ-1 вначале заливают в пространство между двух телескопических труб каждого обжимного устройства, а затем, если это необходимо, производят донапряжение бетона за счет заполнения раствором НРС-1 трубы меньшего диаметра обжимного устройства, Сопоставленный анализ с прототипом показывает, что заявленный способ создания предварительного напряжения в железобетонных конструкциях отличается тем, что механическое напряжение в новом способе осуществляется за счет химической реакции гидратации специального расширяющего состава, например HPM-1, которым заполняют пространство между труб обжимного устройства.

На фиг, 1 представлен общий вид (разрез) предварительно-напряженной по новому способу железобетонной балки; на фиг.

2 — разрезА-А на фиг. 1; на фиг. 3 — узел I на фиг. 1.

Железобетонная балка 1 при создании в ней предварительного напряжения изготавливается следующим образом,.

К рабочим стержням арматуры 1 по концам балки привариваются обжимные устройства, состоящие из металлической трубы

2, рассеченной по образующей. Внутри трубы 2 симметрично вставляется труба 3 меньшего диаметра, также рассеченная по образующей, Под трубу 2 большего диаметра обжимного устройства симметрично устанавливают и приваривают сетку 4 (с размерами ячеек не более чем 0,05х0,1 м

ГОСТ 8478-81) шириной не менее 0,3 м на всю длину трубы 2. К свободному концу трубы 2 обжимного устройства приваривают равнобокий уголок 5, вертикальная стенка которого равна радиусу трубы 2 и позволяет передавать напряжение на бетон в строго горизонтальном направлении, параллельно стержням рабочей арматуры, а горизонтальная стенка перекрывает щель в трубе 2.

В полость, ограниченную отрезками разрезанных по образующей труб 2 и 3, после отвердения бетона заливают смесь 6, расширяющуюся в результате химической реакции гидратации. Соответствующие напряжения передаются бетону и арматуре и создают предварительное напряжение в бетоне.

Величина усилия й, передающегося на арматуру и бетон, ориентировочно определяется по формуле где о — напряжение, возникающее в обжимном устройстве пространства между стенок труб, разрезанных по образующей, кН /м, R — больший внутренний радиус трубы обжимного устройства, м;

ro — наружный внешний радиус меньшей трубы обжимного устройства;

h — длина трубы большего диаметра обжимного устройства, м:

17.91598

1 — момент инерции поперечного сечения наружной трубы обжимного устройства,м;

Š— модуль упругости материала трубы, кН/м . .К- коэффициент перехода напряжения, возникающего при расширении рабочей смеси, в усилие (по данным экспериментов

К =0,67); и — количество обжимных устройств, передающих усилия рабочей арматуре или 6етону.

Напряжение О, возникающее в рабочей арматуре ипи бетойе,при этом определяется по формуле

; Р где g Fi — суммарная площадь арматурных стержней при определении напряжения в арматуре, или площадь Fi вертикальной стенки уголка, передающего нагрузку на бетон.

Дополнительное обжатие бетона осуществляется за счет заполнения смесью

НРС-1 труб меньшего диаметра каждого обжимного устройства. Усилия N в этом случае определяют по той же расчетной зависимости с учетом внутреннего диаметра меньшей трубы обжимного устройства. 1ричем суммарное напряжение, возникающее в бетоне при его обжатии, должно быть меньше допускаемого напряжения в бетоне.

Проверка данного технического решения была осуществлена на устройстве фиг. 1 — 3; B качестве рабочей смеси использовалась смесь веществ НРС-1.

При затворении рабочей смеси количество воды в ней составляло от 28% до 30% от массы НРС-1. Смесь соответствовала ТУ21-53-22-86., После набора прочности бетоном рабочая смесь через воронку и одетую на нее резиновую трубку заливалась в пространство между двумя трубами каждого обжимного устройства, при этом торцы труб каждого обжимного устройства герметично закрывались.

В результате реакции гидргтации рабо.чая смесь HPC-1 расширялась и напряжение передавалось на арматурные стержни и на слой бетона, расположенный в растянутой зоне конструкции.

Сетка 4 предотвращает местное разрушение бетона под обжимным устройством.

В случае необходимости, внутреннее пространство труб меньшего диаметра каждого обжимного устройства тоже заливают раствором HPC-1 и этим достигается допоп1.5 нительное обжатие бетона.

Причем заполнение полости осуществлялось последовательно с интервалом не менее суток, так как основная реакция гидратации раствора НРС-1 происходит в тече20 ние суток при температуре окружающей среды более+5 С.

Проведенные эксперименты по созданию предварительного напряжения в шахтных железобетонных элементах при

25 помощи предложенного способа показали более высокую надежность таких конструкций и более низкую их стоимость.

Формула изобретения

1. Способ создания предварительного

30 напряжения в железобетонных конструкциях, включающий установку в опалубку арматурных каркасов, создание напряжения в них, заполнение опалубки бетонной смесью, выдерживание бетонной смеси до

35 наборапрочности, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения качества изготовления, создание напряжения в арматурном каркасе осуществляют путем использования вставленных

40 друг в друга с зазором рассеченных по образующей отрезков труб, при этом трубу большего диаметра соединяют с напрягаемой арматурой посредством равнобокого углового профиля, закрепленного по обра45 зующей данной трубы, а после набора прочности бетоном зазор между трубами заполняют расширяющейся смесью, причем усилие N, передающееся на арматурные стержни и бетон, определяют по формуле:

2Е I h .тг Ф где о, — напряжение, возникающее в обжимном устройстве пространства между стенок труб, кН/м;

R — большой внутренний радиус трубы, м; . r0 — наружный внешний радиус меньшей трубы, м;

h — длина трубы большего диаметра, м;

К вЂ” коэффициент перехода напряжения, возникающего при расширении смеси (по данным экспериментов К - 0,67); и — количество обжимных труб;

I — - момент. инерции поперечного сечения наружной трубы, м ;

Š— модуль упругости материала трубы, кН/м .

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения предваритель1791598

Составитель М.Татиева

Техред- M.Moðãeíòýë Корректор И.Шмакова

Редактор Т.Горячева

Заказ 141 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 ного напряжения конструкции, внутренний объем трубы меньшего диаметра заполняют расширяющейся смесью.

3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что в качестве расширяющейся смеси используют невзрывчатую разрушающую смесь

Н РС-1.