Предварительно-напряженный строительный элемент и способ его изготовления

 

Использование: в строительстве для возведения зданий и сооружений из сборного железобетона, где возникают большие динамические нагрузки. В предварительнонапряженной конструкции, содержащей бетон и растянутые арматурные стержни с извилистым очертанием их продольной оси, арматурные стержни имеют отклонение от траектории главных растягивающих напряжений на величину от 2 до 3 диаметров крупных фракций бетонной смеси. Способ изготовления конструкции предусматривав ет твержение бетона в напряженном состоянии . 2 с.п, ф-лы, 2 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (1!) (si)s Е 04 G 21/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4790903/33 (22) 28.11.89 (46) 15.02,93. Бюл. ¹ 6 (71) Днепропетровский инженерно-строительный институт .(72) O.P.Íåçàëüçîâ (56) авторское свидетельство СССР № 9 8614, кл. Е 04 С 3/34, 1980. . Авторское свидетельство СССР № 1548389, кл. Е 04 G 21/12, 1987. (54) ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННЫЙ

СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ И СПОСОБ

ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к строительству, а именно к элементам железобетонных зданИй и сооружений, имеющим сложную форму и воспринимающим большие динамические нагрузки.

Известна конструкция из предварительно-нвпряженного железобетона, которая содержит пластины с отверстиями, в которых размещена предварительно-напряженная арматура. При этом предусмотрено смещение отверстий таким образом, чтобы арматура приобрела синусоидальное очертаниб продольной оси.

Эта конструкция имеет тот недостаток, что еЕ изготовление не может быть выполнено ((ачественно вследствие того, что арматурнь1е стержни продеть через смещенные отверстия представляется весьма затруднительнЫм. Кроме того, при напряжении арматуры "силы трения арматуры о стенки отверстий в бетоне не позволяют придать равномерное преднайряжение, одинаковое по всей длине конструкции (колонны).

2 (57) Использование: в строительстве для возведения зданий и сооружений из сборного железобетона, где возникают большие динамические нагрузки. В предварительнонапряженной конструкции, содержащей бетон и растянутые арматурные стержни с извилистым очертанием их продольной оси, арматурные стержни имеют отклонение от траектории главных растягивающих напряжений на величйну от 2 до 3 диаметров крупных фракций бетонной смеси. Способ изготовления конструкции предусматривает твержевие бетона в напряженном состоянии. 2 с,п, ф-лы, 2 ил., 2 табл.

По способу изготовления предварительно-напряженной конструкции наиболее близким является способ изготовления предварительно-напряженного строительного элемента. Конструкция подверг@ется прессованию путем сдвижки противопбложных граней опалубки с удалением воды и последующим твердением бетонной массы. Однако в данном случае не достигается всестороннее обжатие бетона.

Цель изобретения — снижение расхода материалов и повышение долговечности конструкции при динамических нагрузках за счет всестороннего обжатия.

В предварительно-напряженной конструкции, содержащей бетон и растянутые арматурные стержни с извилистым синусридальным очертанием их продольной оси, у которых бугры и впадины соседних арматурных стержней направлены в противоположные стороны, каждый арматурный стержень выполнен из пучка извилистых стальных проволок с пересечением их в точ1795045 ках перегиба с амплитудой от 5 до 10 диаметров стальной проволоки, а каждая пара арматурных стержней имеет извилистое очертание с отклонением каждого стержня пары в противоположные стороны от траектории главных растягивающих напряжений на величину от 2 до 3 диаметров крупных фракций бетонной. смеси, В способе йзготрвления предварительно-напряженной конструкции, основанный на растяженйи арматуры и сжатии бетона, предусматривает всестороннее нестационарное во времени сЖатие по образному закону путем сдвижки противоположных граней стальной опалубки, которая содержит систему малых отверстий для выхода воды и влаги с последующим твердением бетона в напряженном состоянии. Кроме того, линии действия предварительного сжатия направлены по траектории главных растягивающих напряжений и реализуется путем расположения линии действий сил предварительного сжатия бетона под разными углами.

На фйг.1 показано поперечное сечение предварительно-напряженной конструкции и отражен способ. ее изготовления; на фиг.2 — график зависимости силы давления на бетон от времени нарастания его прочности в днях.

Предварительно-напряженная конструкция включает монолитный бетон 1, внутри которого располагаются извилистые арматурные стержни 2 и 3. Арматурные стержни содержат от 2 до 5 извилистых стальных проволок 4. Стенки стальной опалубки 5 содержат систему малых отверстий

6 для выпуска воды и для испарения влаги.

Подвижные стенки {поршни) 7 создают сжатие бетонной смеси 1.

Работа предварительно-напряженной конструкции состоит в следующем.

Предварительно-напряженная конструкция образуется в результате твердения и набора полной прочности монолитного бе-тона 1 совместно с арматурными стержнями

2 и 3. Для сйятия внешнего давления и удаления стальной опалубки 5 бетон 1, набравший полную прочность, находится в состоянии всестороннего сжатия, а арматурные 2, 3 находятся в сцеплении с бетоном 1 и в ненагруженном состоянии.

После снятия стальной опалубки 5 напряжения сжатия в бетоне уменьшаются, а арматурные стержни 2 3 растягиваются. ограничивая деформации растяжения бетона

1. Арматурные стержни 2 и 3 сохраняют предварительное. сжатие бетона, При восприятии внешней нагрузки предварительнонапряженная конструкция работает как ж,б. конструкция с напрягаемой арматурой до бетонирования. Однако при создании предварительного напряжения с помощью арматуры, напрягаемой до бетонирования, она должна быть прямолинейной, что ограничивает возможности создания конструкций сложной формы и требует повышенного расхода бетона. В конструкции диаметр ар10 матурных проволок должен быть достаточно малым, чтобы каждая проволока воспринимала от 1/50 до 1/200 усилия растяжения (табл.1).

При изготовлении предварительно-напряженной ж,б. конструкции по данному способу монолитная бетонная смесь 1 укладывается в стальную опалубку 5, где располагаются арматурные стержни 2 и 3.

Поршни 7 создают давление на монолитную бетонную смесь. В первый период формовки бетона 1 вода выдавливается, а затем испаряется влага через малые отверстия 6.

Во.второй период твердения бетонной сме25.си 1 бсуществляется резкое нарастание внешнего давления, осуществляемой с помощью перемещения (поршня 7), В третий период твердения бетона нагрузка поршня

7 сохраняется стабильной до того момента, 30 когда бетон получит полную прочность. При естественном твердении полная прочность бетона наступает после 28 дней со дня его укладки в стальную опалубку. График показывает зависимость силы давления на бетон

35 от времени нарастания его прочности в днях. При достижении бетона полной прочности производится снятие стальной опалубки и тем самым внешнее давление становится равным нулю, После этого бетон

40 удлиняется за счет отсутствия внешнего давления, а арматурная проволока растягивается. В конечном счете бетон оказывается предварительно сжатым, а арматурная проволока — предварительно растянутой. Ввиду

45 того, что модуль упругости бетона в несколько раз меньше модуля упругости стали, а площадь поперечного сечения бетона значительно выше, то потеря напряжения сжатия бетона после распалубки оказываются

50 незначительными. Это создает благоприятные условия для работы предварительнонапряженной конструкции под действием внешней нагрузки.

Экономический эффект от внедрения предварительно напряженной конструкции состоит из экономии материала, снижения массы, а также за счет возможности использования таких конструкций для динамических нагрузок, Экономические показатели

1795045 но

5-10 диаметрам стальной проволоки, а каж» вс дая арматурная пара стержней имеет изви- ще листфе очертание с отклонением кбждаго ны . стержня пары в противоположйые стороны ..:. ра от траектории тлавных растягиваю@их на- 20 те !

Таблица 1

Таблица2 новой конструкции и способа ее изготовления приведены в табл.2.

Формула изобретенйя

1. Предварительно-напряженный стро- 5 . ительный элемент, включающий бетонное тело с расположенной в нем арматурой синусоидального очертания по продольной оси,ф т л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения расхода материала и повышения 10 долг вечности при динамическйх нагрузках за сч т всестороннего обжатия бетона; каждый gðìàòóðíûé стержень выполнен из пучка из илистой проволоки с пересечением их в то ках перегиба, с амплитудой, равной 15

Таким образом стоимость конструкции в деле уменьшается на 20-30ф . пряжений на величину, равную 2-3 диаметрам крупных фракций бетона, 2. Способ изготовления предварительно-напряжейного строительного элемента, включающий установку в опалубку арматуры, заполнение формы бетоном, сжатие бетона путем сдвижки противоположных граней опалубки. с удалением воды и последующее твердение бетонной массы, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения расхоца материала и повышения долговечсти при динамическйх: нагрузках за счет есторойнегд обжатия, сжатие бетона осуствляют по направлению траектории главх растягивающих напряжений путем сположения линию действия сил предварильного сжатия бетона под разными углами.

1795045

Продолжение табл.2.

1795045

Составитель Г.Афиногенова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор ТЯалий

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 411 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ври ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раувскэя наб., 4!5