Способ изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций

 

Изобретение относится к строительству зданий и сооружений различного назначения. Цель - упрощение производства работ при экономии трудозатрат, увеличение пролета, рациональное использование свойств материалов и повышение надежности эксплуатации. Способ включает возведение крупногабаритных и большепролетных конструкций с созданием предварительного напряжения рабочей арматуры в построечных условиях при дифференциации прочности бетона в омоноличивающих слоях, с использованием технологии приготовления и твердения монолитного бетона. Величина преднапряжения нормируется по его соотношению с усилиями от постоянной и временной нагрузки. 6 ил.

Изобретение относится к строительству зданий и сооружений различного назначения.

Известен способ предварительного напряжения арматуры на бетон, применяемый для его обжатия с целью повышения трещиностойкости и жесткости. При этом напрягаемая арматура пропускается в специально предусмотренные в сечении конструкции каналы с последующим инъекцированием в них раствора с целью исключения коррозии стали (1).

Недостатки способа: сложность контроля плотного заполнения каналов раствором омоноличивания. При образовании же воздушных пузырьков в растворе создаются реальные условия для ускоренной коррозии стали и внезапного обрушения конструкций. Кроме этого нормирование допускаемых эксплуатационных напряжений при обжатии бетона сопряжено с повышением его массивности, расходом материалов и ресурсов. Способ нерационально использует длинномерные канаты.

Известно внешнее напряжение арматуры на бетон с целью его обжатия при ее расположении вне поперечного сечения, например, блоков пролетного строения моста (2).

Недостатки: отсутствие сцепления напрягаемой арматуры при воздействии температурного нагрева повышает эксплуатационные напряжения; расчетный перерасход стали составляет 25% требуется спецзащита от механических повреждений и коррозии.

Известны монолитные перекрытия, изготовленные с применением ненапрягаемой арматуры низкой прочности, что допускает перерасход стали (3).

Несмотря на массивность балочных плит и расход бетона им свойственен малый пролет (2,2 2,7 м) и наличие ребер, которое усложняет устройство опалубки; наличие внутренних колонн с малым шагом (5 7 м), снижает технологичность производственных процессов при эксплуатации. Обычно при этом применяется единая марка бетона и его плотность, что при повышенной трудоемкости ведет к перерасходу цемента.

Наиболее близким решением является способ изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций для индустриального производства сборного преднапряженного железобетона путем натяжения арматуры на упоры и последующего монолитного бетонирования в построечных условиях (4).

Недостатками способа являются трудоемкость и недостаточная жесткость предварительно напряженных железобетонных изделий.

Целью изобретения является упрощение производства работ при экономии трудозатрат, увеличении пролета, рациональном использовании свойств материалов и повышении надежности эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций для индустриального производства сборного преднапряженного железобетона путем натяжения арматуры на упоры и последующего монолитного бетонирования в построечных условиях, канатную арматуру натягивают на защемленные в частях здания или сооружения упоры, с постоянным закреплением второго конца в гнезде колодки клином, соединяют посредством прищепок из кусков, высокопрочной проволоки с ненапрягаемыми арматурными сетками и посредством хомутов с ребрами перемычками через прокладки с подвесной опалубкой, а монолитное бетонирование производят в два этапа, при этом на первом этапе производят бетонирование при начальном контролируемом удлинении канатной арматуры при ее натяжении, соответствующем напряжению в ней 0,35 R_sn, а на втором этапе суммарное напряжение в арматуре с учетом усилия от нагрузки равно 0,7 R_sn, где R_sn нормативное сопротивление канатной арматуры растяжению.

На фиг. 1 изображен план изготавливаемой конструкции с расположением гидродомкрата; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 узел В на фиг. 2; на фиг. 5 узел Г на фиг. 2; на фиг. 6 схемы усилий в канатах при их постоянном натяжении на упоры, и возникающих от нагрузки.

Предлагаемый способ изготовления предварительно-напряженных железобетонных конструкций включает: устройство упоров 1, постоянно заделанных в элемент или в часть здания или сооружения; закрепление в упорах 1 распределительных балок 2, объединенных с анкерными колодками 3 с коническими гнездами для полых стопорных клиньев 4; соосная установка гидродомкрата 5 совместно с протарированной насосной станцией с его временным креплением к балке 2; проектная анкеровка одного конца каната 6 в колодке 3 с помощью клина 4; заведение другого конца каната 6 в гнездо колодки 3; продевание клина 4 через конец каната 6 с временным закреплением последнего в зажиме гидродомкрата 5.

создание давления в гидрокамере домкрата 5, синхронное с повышением усилия и преднапряжения в канате 6 с контролем удлинения на основе диаграммы растяжения стали (Δl=ε_k; Δl l) постоянное закрепление после проектного удлинения второго конца каната 6 в гнезде колодки 3 клином 4; установка с расчетным шагом облегченных железобетонных брусков-перемычек 7 на канаты 6;
раскатка на бруски-перемычки 7 по схеме эпюры изгибающего момента от равномерно распределенной нагрузки сварных рулонных сеток 8 с креплением прищепками 9 из кусков высокопрочной проволоки;
установка с расчетным шагом на бруски-перемычки 7 перевернутых хомутов из круглой стали с нарезкой резьбы 10 для крепления опалубочных щитов 11 с помощью квадратных железобетонных прокладок 12 и прижимных полос 13;
укладка, формовка и твердение нижнего слоя из легкого бетона 14 (Д 1500 В30) для омоноличивания с гарантированным сцеплением изделий 5, 7, 8 с высотой слоя h₁;
укладка, формовка и твердение верхнего слоя неавтоклавного ячеистого пневмобетона 15 (Д900; В 5) высотой слоя h₂ для повышения сопротивления местному продавливанию тонкостенного бетона 14, а также, например, для обеспечения звукоизоляции перекрытий или теплоизоляции покрытий.

Применение способа отличается надежностью, обеспечивая эксплуатацию преднапряженного монолитного изделия в проектные сроки службы железобетона, изготовленного из деталей 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 15. Обеспечению соответствующих гарантий способствует апробация применения клиновых зажимов в заводской технологии изготовления преднапряженного железобетона.

Реальность длительной консервации (сцеплением созданных при изготовлении сил упругости в преднапряженных балках с канатной арматурой) подтверждается экспериментально. Так, после их разгрузки, несмотря на значительность трещин от нагрузки, близкой к разрушающей, наблюдалась тенденция к снижению прогибов, а при повышенном внецентренном обжатии полное их исключение с регенерацией выгибов. При постоянном преднапряжении омоноличенных канатов, т.е. при отсутствии процесса ползучести бетона омоноличивания, прогибы существенно снизятся. И наоборот, степень рационального использования свойств высокопрочных арматурных канатов в связи со снижением потерь их предварительного напряжения вследствие ползучести бетона возрастет. Причем из-за алгебраического суммирования первичного натяжения канатов с вторичными, вызванными усилиями от поперечного загружения монолитной конструкции, сохраняется стабильность созданного преднапряжения канатов в пределах их деформирования совместно с фактором сцепления. Реализуется и возможность управления дифференциацией взаимодействия преднапряжения (P_spN_упр) с усилиями от постоянной (N_пост) и временной (N_вр) нагрузки по преобразованным и уточненным неравенствам
N_пост < N_вр < P_sp N_упр ≅ 0,35 R_snA_sn; (1)
(N_полн + P_sp) ≅ 0,70R_snA_sn, (2) где N_пост усилие от полной нагрузки на расчетной грузовой площади, равна
N_полн N_пост + N_вр (3)
Выбор прочности слоев бетона (В) совместно с толщиной (h₁ и h₂) оптимизирует величину усилий от постоянной нагрузки и по (1) и (2) рациональный расход канатной арматуры с соответствующей технологической оснасткой.

Способ обеспечивает увеличение пролетов монолитных перекрытий в несколько раз при экономии материалов и ресурсов за счет исключения дополнительного армирования и увеличения размеров бетонных сечений, обусловленных необходимостью восприятия усилий, возникающих при съеме с поддона, транспортировании и монтаже сборных преднапряженных конструкций, свойственных технологии изготовления, принятой прототипом. Снижается трудоемкость вследствие упрощения армирования при использовании высокопрочных канатов, имеющих повышенную заводскую длину в составе, например, перекрытий, лишенных внешних ребер, требующих усложнения арматурных и опалубочных работ.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ для индустриального производства сборного преднапряженного железобетона путем натяжения арматуры на упоры и последующего монолитного бетонирования в построечных условиях, отличающийся тем, что канатную арматуру натягивают на защемленные в частях здания или сооружения упоры с постоянным закреплением второго конца в гнезде колодки клином, соединяют посредством прищепок из кусков высокопрочной проволоки с ненапрягаемыми арматурными сетками и посредством хомутов с ребрами-перемычками через прокладки с подвесной опалубкой, а монолитное бетонирование производят в два этапа, при этом на первом этапе производят бетонирование при начальном контролируемом удлинении канатной арматуры при ее натяжении, соответствующем напряжению в ней 0,35 R_sn, а на втором этапе суммарное напряжение в арматуре с учетом усилия от нагрузки равно 0,7 R_sn, где R_sn - нормативное сопротивление канатной арматуры растяжению.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6