МНОГОПУСТОТНАЯ ПАНЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК E04B5/00 E04B5/02 

Изобретение относится к строительству промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий и сооружений.

Известна пустотная железобетонная панель (авт. св. СССР N 618514, кл. Е 04 В 5/00, 21.06.78), включающая верхнюю и нижнюю плиты и боковые стенки, причем нижняя плита и боковые стенки образуют две смыкающиеся посередине панели полости, поперечное сечение которых сужено от торцов к середине.

Недостаток данного решения состоит в том, что наличие только боковых стенок при значительной ширине панели требует резкого увеличения толщины верхней плиты для обеспечения ее трещиностойкости, а это приводит к перерасходу материалов из-за его нерационального распределения по ширине панели. Как известно, в такой конструкции распределение продольных и поперечных усилий неравномерно и сохранять постоянную толщину плиты и одну полость на всю ширину панели нецелесообразно. К тому же наличие только одной полости для всей панели при ее значительных размерах существенно усложняет распалубку изделия из-за повышенной площади поверхности вкладыша для образования полости.

Наиболее близкой по технической сущности и количеству сходных признаков к заявляемому решению является многопустотная железобетонная панель для перекрытия (авт. св. СССР N 1249123, кл. Е 04 В 5/02, 07.08.86), включающая верхнюю и нижнюю полки, боковые стенки и промежуточные ребра, продольные пустоты между ними, с переменной по длине панели конфигурацией поперечного сечения пустот, плавно изменяющегося от трапецеидального с большим нижним основанием у торцов панели до трапецеидального с большим верхним основанием в середине панели с переходом через прямоугольное сечение.

Недостаток данного решения заключается в том, что рекомендуемые для образования пустот при изготовлении панели пневматические пуансоны ненадежные в работе. Они не обеспечивают строгого соблюдения проектных размеров пустот и исключают возможность жесткой фиксации арматурных изделий, а следовательно и проектного положения этих изделий. Кроме того, предложенный вариант изменения конфигурации поперечного сечения обеспечивает увеличение момента сопротивления относительно растянутой грани панели, а, следовательно, и ее трещиностойкости, только для поперечных сечений. В то же время для панелей, опертых по трем или четырем сторонам, важным является увеличение жесткости как в поперечных, так и в продольных сечениях.

Цель изобретения повышение трещиностойкости и жесткости многопустотных панелей в обоих направлениях, а также улучшение технологичности их изготовления.

Поставленная цель достигается тем, что в многопустотной панели, включающей верхнюю и нижнюю полки, боковые стенки, промежуточные ребра и продольные пустоты с переменной по длине панели конфигурацией сечений этих пустот и ребер согласно предлагаемому решению промежуточные ребра равно как верхняя, нижняя полки и боковые стенки выполнены с увеличением толщины, линейно-изменяющейся от торцов к середине панели, а промежуточные ребра, кроме того, выполнены с увеличением толщины и высоты от середины панели к боковым стенкам друг относительно друга.

Поставленная цель достигается также тем, что количество промежуточных ребер принято из условия, чтобы расстояние между ними не превышало 4 6 минимальных толщин верхней полки.

Поставленная цель достигается также тем, что промежуточные ребра размещены друг от друга на расстоянии, уменьшающемся от середины панели к боковым стенкам.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых признаков, а именно: верхняя, нижняя полки, боковые стенки и промежуточные ребра выполнены с увеличением толщины, линейно-изменяющейся от торцов к середине панели; промежуточные ребра выполнены с увеличением толщины от торцов к середине панели и высоты от середины панели к боковым стенкам; количество промежуточных ребер определено из условия, чтобы расстояние между ними не превышало 4 6 минимальных толщин верхней полки; промежуточные ребра размещены одно относительно другого на расстоянии, уменьшающемся от середины панели к боковым стенкам.

Наличие указанных новых признаков обеспечивает новое качество конструкции и, следовательно, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

В результате проведенного патентного поиска технического решения панели с промежуточными ребрами, аналогичными предлагаемым в этой заявке, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 изображена многопустотная панель коробчатого сечения общий вид; на фиг. 2 разрез 1-1 на фиг.1; на фиг.3 разрез 2-2 на фиг.1.

Элементы конструкции обозначены следующими позициями: 1 верхняя полка, 2 нижняя полка, 3 боковая стенка, 4 промежуточные ребра.

Особенности напряженно-деформированного состояния (работы) конструкции состоят в следующем.

При нагружении эксплуатационной нагрузки и опирания панели по двум торцам наиболее напряженной частью конструкции является средняя зона в соответствии с эпюрой изгибающих моментов. При наличии переменных по толщине верхней, нижней полок, боковых стенок и промежуточных ребер максимальное сечение панели получается также в середине пролета, а это дает возможность, не увеличивая расхода материала, повышать ее жесткость и трещиностойкость.

При опирании панели по трем или четырем сторонам, а также при использовании ее в системе диска покрытия проявляется пространственный характер работы конструкции, т. е. панель деформируется в двух направлениях. В этом случае предложенные новые конструктивные признаки обеспечивают концентрацию жесткостных элементов (промежуточные ребра) и материала от центра панели к краям в обоих направлениях, что более адекватно характеру напряженно-деформированного состояния конструкции. Так, увеличивающийся изгибающий момент от опор к середине панели в продольном и поперечном направлениях компенсируется утолщением верхней и нижней полок. Увеличивающиеся при монтажных нагрузок поперечные силы от середины панели к точке опирания воспринимаются промежуточными ребрами, утолщенными соответственно от середины конструкции к ее краям. Наличие переменного шага промежуточных ребер в поперечном направлении обеспечивает повышение жесткости и трещиностойкости конструкции без дополнительного увеличения расхода материалов.

Аналогичный эффект достигается за счет предлагаемых признаков и при монтажных нагрузках. Так, при опирании панели на четыре точки (монтажные петли) по углам, конструкция деформируется в двух направлениях, причем пространственный характер ее работы возрастает при увеличении соотношения ширины панели к ее длине. При таком деформировании в конструкции возникают изгибающие моменты в двух направлениях. Изгибающий момент в продольном направлении имеет максимальное значение в центре конструкции и уменьшается от середины панели к краям. Изгибающий момент в поперечном направлении имеет максимальное значение в середине меньшего пролета панели у ее торцов. Описанному напряженному состоянию и в этом случае соответствует предложенное сочетание конструктивных признаков, указанное выше.

Предлагаемое в заявляемом устройстве увеличение толщины промежуточных ребер друг относительно друга от середины поперечного сечения к краям обеспечивает более адекватное восприятие сдвигающих усилий, увеличивающихся для данной конструкции от середины к краям.

Предлагаемое в формуле соотношение между толщиной верхней полки и расстоянием между промежуточными ребрами 4 6 минимальных толщин верхней полки принято с целью повышения трещиностойкости и жесткости панели, а также снижения ее материалоемкости. Уменьшение этого соотношения меньше указанных пределов ведет к существенному повышению расхода материалов. При больших соотношениях значительно снижается трещиностойкость верхней полки панели, а при распалубке изделия возможно разрушение свежеотформованного бетона верхней полки.

Наличие описанных новых признаков конструкции также обеспечивает для нее еще одно важное положительное качество. Благодаря изменяемой геометрии элементов конструкции имеется возможность их варьирования при назначении соотношения размеров, исходя из условий опирания конструкции и нагрузки на нее. Тем самым можно дополнительно управлять жесткостными характеристиками конструкции. Например, при опирании панели только по торцам конструкции работает на изгиб и можно до конструктивного минимума (исходя из требований действующих норм) свести толщины перегородок к середине панели. При опирании по трем сторонам проявляется пространственный характер работы конструкции и соответственно можно уменьшить толщины полок панели.

Рассмотрим, например, панель, размерами в плане 1500 6000 мм. При шарнирном ее описании по торцам толщину промежуточных ребер у опор можно принять минимальной и равной 25 30 мм, в середине пролета толщину промежуточных ребер можно принять удвоенной. Толщина верхней и нижней полок в середине пролета назначается из условия обеспечения трещиностойкости панели, но не менее 30 35 мм, а у опор ее можно принять также минимальной и равной 25 30 мм. Количество промежуточных ребер при принятой схеме опирания может быть назначено минимальным, таким, чтобы расстояние между ними не превышало 150 200 мм (из технологических соображений). Для данной панели их количество равно 8.

При опирании панели по трем сторонам соотношение между параметрами основных конструктивных элементов может быть изменено в соответствии с новым характером напряженно-деформированного состояния. В частности, для восприятия увеличивающегося сдвига в приопорных зонах промежуточные ребра должны быть поставлены чаще, на расстоянии, определенном расчетом.

В результате, предложенное в данном устройстве сочетание признаков, а именно: переменная геометрия верхней, нижней полок и боковых стенок, промежуточные ребра переменного профиля с переменным расстоянием между ними от середины панели к боковым стенкам приводит к следующему техническому результату: без увеличения объема материала только за счет сочетания указанных признаков повышается трещиностойкость панели в продольном и поперечном направлениях, трещиностойкость приопорных зон, улучшается работа конструкции при различных видах нагрузок и схем опирания. Кроме того, совокупность указанных признаков существенно улучшает технологичность конструкции при изготовлении. Предложенное соотношение расстояния между промежуточными ребрами от толщины верхней полки практически исключает нарушение целостности бетона при немедленной распалубке во время извлечения жестких вкладышей.

Таким образом, в предлагаемой конструкции обеспечивается жесткость и трещиностойкость при минимальном расходе материалов, повышается технологичность ее изготовления, уменьшается возможность появления усадочных трещин. Сочетание указанных конструктивных признаков позволяет варьировать изменением конструктивных параметров для получения их оптимальных значений.

Предлагаемое изобретение относится к области строительства промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий и сооружений. Цель изобретения - повышение трещиностойкости и жесткости многопустотных панелей в обоих направлениях, а также повышение технологичности их изготовления. Указанная цель достигается тем, что в многопустотной панели, включающей верхнюю 1 и нижнюю 2 полки, боковые стенки 3 и промежуточные ребра 4, продольные пустоты между ними с переменной по длине панели конфигурацией сечений пустот и ребер, промежуточные ребра равно как верхняя, нижняя полки и боковые стенки выполнены с увеличением толщины, линейно-изменяющейся от торцов к середине панели, а промежуточные ребра, кроме того, с увеличением толщины и высоты от середины панели к боковым стенкам друг относительно друга. Количество промежуточных ребер выполнено из условия, чтобы расстояние между ними не превышало 4 - 6 минимальных толщин верхней полки. Промежуточные ребра размещены на расстоянии, уменьшающемся от ее середины к боковым стенкам. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Многопустотная панель, включающая верхнюю и нижнюю полки, боковые стенки и промежуточные ребра, продольные пустоты между ними с переменной по длине панели конфигурацией сечений пустот и ребер, отличающаяся тем, что промежуточные ребра, верхняя и нижняя полки и боковые стенки выполнены с увеличением толщины, линейно-изменяющейся от торцов к середине панели, промежуточные ребра, выполнены с увеличением толщины и высоты от середины панели к боковым стенкам друг относительно друга. 2. Панель по п.1, отличающаяся тем, что количество промежуточных ребер выполнено из условия, чтобы расстояние между ними не превышало 4 6 минимальных толщин верхней полки. 3. Панель по п.1, отличающаяся тем, что промежуточные ребра размещены на расстоянии, уменьшающемся от середины панели к ее боковым стенкам.