Железобетонная станина

 

Использование: выполнение железобетонных станин станков и оснований. Сущность изобретения: железобетонная станина включает армированный бетонный элемент с выступами клиновидного сечения с углом наклона 7 - 10^o и с охватывающими выступы металлическими направляющими П-образного сечения. Выступы бетонного элемента армированы петлеобразными стержнями, которые соединены продольным стержнем. Полка направляющих выполнена шириной, превышающей ее высоту в 2 раза, шаг петлеобразных стержней равен двум размерам ширины полки, а их диаметр не превышает 1/12 ширины полки направляющей. 4 ил.

Изобретение относится к строительству в машиностроении, а именно к конструкциям железобетонных станин станков и оснований.

Известны железобетонные основания под оборудование, включающие закладные детали с внутренними нарезными гнездами для болтов, крепящих оборудование [1] Наиболее близкой к изобретению является плита для крепления оборудования (станина) из железобетона, имеющая выступы и омоноличенные и сопряженные с выступами металлические направляющие П-образного сечения, снабженные анкерами [2] Однако в таких конструкциях анкеровка направляющей ребрами жесткости в бетоне осуществляется в известных случаях при помощи анкерных арматурных стержней, поэтому при достаточно большой равномерности деформации по длине конструкции направляющей сама величина деформации зависит только от податливости крепления отдельных арматурных стержней и обеспечение требований к конструкции приводит к значительному расходу анкерующей арматуры и увеличению трудоемкости работ по образованию узла крепления, так как жесткость и прочность узла недостаточны.

Техническая задача изобретения заключается в увеличении жесткости и прочности заделки направляющей в бетонном элементе, снижении металлоемкости станины и трудозатрат.

Для этого в железобетонной станине, включающей армированный бетонный элемент с выступами на верхней поверхности и металлические направляющие П-образного сечения, охватывающие выступы с омоноличиванием, согласно изобретению боковая поверхность выступов и прилегающая к ним по всей площади поверхность стенок направляющих выполнены наклонными под углом к вершинам 7-10^о, полка направляющих выполнена шириной, превышающей ее высоту в 2 раза, а выступы армированы соединенными продольным стержнем петлеобразными стержнями, расположенными с шагом, превышающим ширину полок в 2 раза, и имеющими диаметр, не превышающий 1/12 ширины полки направляющих.

Предлагаемая конструкция станины отличается от известных тем, что боковая поверхность выступов и прилегающая к ним поверхность направляющих выполнены наклонными и армированием выступов петлеобразно изогнутыми стержнями, а также соотношением размеров, что обеспечивает надежность, прочность и ограниченную деформативность узла крепления направляющей в бетонном элементе станины.

На фиг.1 изображена станина станка; на фиг.2 узел крепления направляющей станка; на фиг. 3 схема распределения усилий при заделке направляющей; на фиг.4 график несущей способности узла крепления направляющей в характеристиках нагрузка-деформация (σ ε).

Железобетонная станина станка включает направляющие 1 с утолщенными стенками 2 и полками 3 и армированный бетонный элемент 4 с выступами 5 клиновидного сечения. Бетонный элемент армирован пространственным каркасом 6. В выступах 5 по длине направляющей с шагом размещены петлеобразные изогнутые стержни 7, соединенные пропущенным сквозь петли продольным стержнем 8. Угол наклона выступа бетонного элемента к вертикали 7-10^о. Шаг петлевых выпусков и диаметр арматуры назначается из условий обеспечения оптимальной прочности узла крепления.

Станина работает следующим образом.

В процессе эксплуатации оборудования станина или основание должны обеспечивать точность и жесткость фиксации узлов, элементов и деталей станка, стабильную точность перемещения механических узлов, а также удовлетворительную связь с фундаментом для передачи и гашения вибродинамических нагрузок как собственных, возникающих в системе узлов станка, так и внешних, переходящих через фундамент от соседнего работающего оборудования.

За счет клиновидной формы сечения выступа бетонного элемента при выдергивании направляющей из бетона ее смещению препятствует сопротивление объемного обжатия бетона во внутренней полости направляющей.

Из анализа схемы распределения усилий при заделке направляющей в бетоне (см. фиг. 3), где Р погонное действующее усилие; q_в, q_г вертикальная и горизонтальная составляющие действующего усилия; R_б, R_бt сопротивление бетона при сжатии и растяжении, получаем, что в условиях объемно-напряженного состояния сопротивление бетона сжатию R_б возрастает примерно в пять раз. Тогда, принимая, что q_г 5 R_б при условии R_т/R_б ≈ 0,1 высота стенки h_ст 2b. При условии, что a_cт 0,5 h_n и h_n ≅ 0,4 b_n получаем, что b_n 4_b и h_ст 0,5 b_n. Таким образом, оптимальные условия работоспособности предлагаемого узла крепления направляющей к бетону, обеспечивающая в случае, когда соотношение размеров полки и стенки П-образной направляющей при угле наклона стенки 7-10^о cоставляет 2:1.

Как следует из вышеприведенного существенную роль в улучшении условий работы узла крепления играет возможность увеличения сопротивления сжатого бетона во внутренней полости направляющей и сопротивления растяжению бетона по плоскости основания стенок направляющей. Для соответствующего повышения этих характеристик в предлагаемом узле крепления устанавливается петлеобразно изогнутый стержень, пропущенный во внутреннюю плоскость направляющей.

Анализ условий работы опорных и базовых конструкций оборудования (см. фиг. 4) показывает, что (как видно из графика) предельный уровень растягивающих напряжений, развивающихся в узле крепления направляющей от действия эксплуатационных нагрузок, в большинстве случаев не превышает предельной растяжимости бетона. Аналогично и при действии сдвигающих усилий.

Оптимальное армирование опасного сечения при условии его равнопрочности с сечением клиновидного бетонного выступа выбирается из анализа напряженного состояния узла анкеровки по растянутому сечению (по плоскости основания стенок направляющей) с учетом соотношения площадей и модулей упругости напряженного бетона и арматуры. Соответственно оптимальное армирование опасного сечения может быть обеспечено при условии, что диаметр петлеобразно изогнутых стержней составляет 1/12 ширины полки направляющей при установке выпусков с шагом до 2 b_n (ширины направляющей).

Предложенная конструкция позволит обеспечить надежную заделку направляющей в бетон при обеспечении прочности и жесткости конструкции.

Формула изобретения

ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ СТАНИНА, включающая армированный бетонный элемент с выступами на верхней поверхности и металлические направляющие П-образного сечения, охватывающие выступы с омоноличиванием, отличающаяся тем, что боковая поверхность выступов и прилегающая к ним по всей площади поверхность стенок направляющих выполнены наклонными под углом к вертикали 7 - 10^o, полка направляющих выполнена шириной, превышающей ее высоту в 2 раза, а выступы армированы соединенными продольным стержнем петлеобразно изогнутыми стержнями, расположенными с шагом, превышающим ширину полок в 2 раза, и имеющими диаметр, не превышающий 1/12 ширины полки направляющих.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4