АРМАТУРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 1998 года по МПК E04C5/08 

Изобретение относится к области строительства, а именно к арматурным элементам, предназначенным для применения в предварительно напряженных строительных конструкциях, и может быть использовано для соединения гибких нитей в висячих строительных конструкциях.

Известен в строительных конструкциях арматурный элемент для обеспечения долговременности эффекта предварительного напряжения, содержащий дерелаксационные узлы [1]. Однако такое техническое решение не обеспечивает достаточной степени обжатия конструкции реактивными усилиями от напрягаемой арматуры, армирующий материал используется не эффективно.

Наиболее близким по совокупности признаков к изобретению является арматурный элемент для повышения степени обжатия конструкций из низкомодульных материалов, включающий компенсаторы релаксации, последовательно установленные в трубе и огибающие арматуру [2].

В известном техническом решении компенсаторы релаксации в виде подпружиненных тел качения позволяют осуществлять и сохранять долговременный эффект предварительного напряжения в конструкциях, загруженных статической внешней нагрузкой.

Однако использованию таких арматурных элементов в конструкциях, загруженных динамической либо пульсирующей нагрузкой, не представляется возможным по причине недостаточной жесткости компенсаторов релаксации, их деформативности при знакопеременных колебаниях. Предварительно напряженная конструкция с такими арматурными элементами в течение некоторого времени становится как бы зыбкой. Резонансные явления способствуют снижению степени обжатия конструкции по причине увеличения ползучести и релаксации материала основы конструкции.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение степени обжатия и сохранения эффекта преднапряжения в конструкциях, загруженных динамическими либо пульсирующими нагрузками.

Технический результат достигается за счет использования упругих свойств изогнутых полос, обладающих значительной упругостью, а благодаря нелинейному характеру деформирования обладают еще и высокими демпфирующими свойствами, сохраняющими свой эффект во времени при динамических либо пульсирующих нагрузках и снижающих резонансные явления.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в арматурном элементе, содержащем арматуру, по меньшей мере один конец которой расположен в трубе с установленным в ее полости компенсатором релаксации, отличительными признаками является то, что компенсатор релаксации выполнен в виде попарно расположенных изогнутых полос, шарнирно закрепленных своими концами к анкерным поперечным пластинам, соединенным с концом арматуры, причем каждая пара взаимно противоположных полос имеет встречно направленную выпуклость или вогнутость.

Выполнение компенсатора релаксации составным в виде парных, взаимно симметричных изогнутых полос, шарнирно закрепленных своими концами к анкерным поперечным пластинам, соединенным с концом арматуры, причем каждая пара взаимно противоположных полос имеет встречно направленную выпуклость или вогнутость, позволяет получить в сравнении с известным техническим решением новые свойства, заключающиеся в создании достаточно высокой жесткости и демпфирующих свойств, а также возможности соединения гибких нитей по длине в висячих строительных конструкциях; также в составных конструкциях, работающих на изгиб, для восприятия сдвигающих усилий в виде наклоненных арматурных тяг и выполняющих роль связей между периферийными взаимосдвигающими напряженными зонами. Демпфирующие свойства компенсаторов релаксации образуются благодаря нелинейного характера развития деформаций в изогнутых полосах в момент их обжатия при создании предварительного напряжения в арматуре и приложения в арматуре и приложения внешней знакопеременной нагрузки.

На фиг.1 изображен арматурный элемент с двухсторонним расположением компенсатора релаксации в конструкции, общий вид; на фиг.2 - вариант арматурного элемента, содержащего два концевых участка арматурного стержня, компенсаторы релаксации которого расположены между периферийными зонами разномодульной составной конструкции, общий вид; на фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 1 (компенсатора релаксации для одновременного концевого участка напрягаемой арматуры); на фиг. 4 - разрез по Б-Б на фиг.2 (компенсатора релаксации для двух концевых участков напрягаемой арматуры, состыкованной в арматурном элементе); на фиг.5 - разрез по В-В на фиг.3; на фиг.6 - разрез по Д-Д на фиг.4; на фиг.7 - вариант установки предварительно изогнутых полос с системе прямоугольных координат относительно осей X, Y, Z; на фиг. 8, 9. 10 и 11 - варианты установки изогнутых полос относительной осей X, Y, Z изображены в виде расчетной схемы; на фиг.12 - вариант стыковки арматурных стержней.

Арматурный элемент содержит арматуру 1, по крайней мере один конец которой закреплен в трубе 2 при помощи концевого анкера 3 и упорной анкерной пластины 4.

В полости трубы 2 размещен компенсатор релаксации, выполненный в виде попарно установленных изогнутых полос 5, ориентированных вдоль трубы 2 и концевого участка арматуры 1. Изогнутые полосы 5 закреплены шарнирно своими концами к упорным анкерным пластинам 4, сквозь которые пропущен концевой участок арматуры 1.

В арматурном элементе с двумя концевыми участками арматуры (фиг.4) концевые анкеры 3 взаимодействуют с упорными анкерными пластинами 4, расположенными в торцах изогнутых полос 5.

Вариантов изготовления арматурных элементов может быть несколько, заключающихся в комбинации установки изогнутых полос 5 относительно арматурных 1 концевых участков (фиг. 8 - 11), а также функционального назначения арматурного элемента (фиг. 2). Например, для висячих строительных конструкций представляет практический интерес, когда арматурный элемент выполнен по схеме, показанной на фиг.12, где арматурные стержни 1 крепятся на боковой наружной грани трубы 2, а другой арматурный стержень 1, направленный в противоположную сторону, взаимодействует с поперечной анкерной пластиной 4 внутри трубы 2.

Сборку арматурного элемента производят следующим образом. По крайней мере один конец арматуры 1 пропускают сквозь отверстия, предварительно выполненные в анкерных пластинах 4, вводят в трубу 2, имеющую сквозное отверстие 6 (либо прорезь) в торце, размером в 1,5-2 раза больше диаметра арматуры 1, сквозь которое и пропускают последнюю. Затем анкерные пластины 4 взаимно раздвигают вдоль конца арматуры 1, устанавливают изогнутые полосы 5 по необходимой расчетной схеме таким образом, чтобы сохранялся шарнир между торцами изогнутых полос 5 и анкерной пластиной 4. Предварительно натянув за противоположную часть арматуры 1 таким образом, чтобы одна из пластин 4 упиралась в торец трубы 2, а изогнутые полосы 5 находились в проектном положении, фиксируют исходное положение хомутом (зажимом) у сквозного отверстия 6 с наружного торца трубы 2 (не показано). Затем противоположный торец трубы 2 (либо крышка боковая) фиксируется при помощи сварки либо болтовым соединением. Полость трубы 2 может быть заполнена антикоррозионным составом, либо другими защитными составами от действия температур и т.д. Затем арматуру 1 с трубой 2 закрепляют в конструкции 7.

Арматурный элемент работает следующим образом. Для создания предварительного обжатия строительной конструкции 7, например балки, осуществляют натяжение арматуры 1 домкратом, соединенным с трубой 2 арматурного элемента. При натяжении арматуры 1 ее концевой анкер 3 в трубе 2 стремится сжимать при помощи упорных анкерных пластин 4 изогнутые полосы 5, обладающие большой жесткостью и нелинейным характером деформирования при сжатии с изгибом. Любое уменьшение усилий в арматуре 1 от ползучести и релаксации материала конструкции, сдвиговых явлений в составных разномодульных сечениях компенсатор релаксации компенсирует потери напряжения путем дополнительного натяжения арматуры. Зыбкость напряженной конструкции 7 от внешней пульсирующей (знакопеременной) нагрузки и соответственно падение напряжений от обжатия уменьшаются благодаря демпфирующих свойств сжато-изогнутых полос 5 компенсатора релаксации. Арматурный элемент можно использовать по функциональному назначению как демпфер в напрягаемой арматуре благодаря нелинейному характеру деформирования предварительно изогнутых полос 5.

Изобретение позволяет повысить степень обжатия конструкций из низкомодульных материалов, компенсировать сдвиговые деформации в составных сечениях изгибаемых бимодульных конструкциях путем перераспределения внутренних усилий с периферийных, наиболее напряженных зон верхнего и нижнего поясов. Снижается резонансное явление от действия пульсирующих внешних нагрузок. Может быть использовано для соединения гибких нитей в висячих строительных конструкциях, а также в качестве подвесок для оборудования с целью снижения вибрационных явлений.

Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР N 1244259, кл. E 04 C 3/18, бюл. 26, 1986.

2. Авторское свидетельство СССР N 1268691, кл. E 04 C 5/08, Бюл. 41, 1986.

Арматурный элемент для предварительно напряженных строительных конструкций содержит по меньшей мере один конец, расположенный в трубе с установленным в ее полости компенсатором релаксации. Компенсатор релаксации выполнен в виде попарно расположенных изогнутых полос, шарнирно закрепленных своими концами к анкерным поперечным пластинам, соединенным с концом арматуры, причем каждая пара взаимно противоположных полос имеет встречно направленную выпуклость или вогнутость. 12 ил.

Арматурный элемент, содержащий арматуру, по меньшей мере один конец которой расположен в трубе с установленным в ее полости компенсатором релаксации, отличающийся тем, что компенсатор релаксации выполнен в виде попарно расположенных изогнутых полос, шарнирно закрепленных своими концами к анкерным поперечным пластинам, соединенным с концом арматуры, причем каждая пара взаимно противоположных полос имеет встречно направленную выпуклость или вогнутость.