АРМАТУРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2001 года по МПК E04C5/08 

Изобретение относится к области строительства, а именно к арматурным элементам, предназначенным для применения в предварительно напряженных строительных конструкциях.

Известно конструктивное решение арматурного элемента, используемого для компенсации потерь предварительного напряжения в арматуре строительных конструкций из низкомодульных материалов, содержащего компенсаторы в виде последовательно установленных в корпусе подпружиненных тел качения, огибающих напрягаемую арматуру [1]. Однако такое техническое решение не обеспечивает сохранение эффекта предварительного напряжения в конструкции от напрягаемой арматуры при динамической либо пульсирующей нагрузке по причине увеличения потерь предварительного напряжения в арматуре от зыбкости и резонансных явлений в конструкции.

Наиболее близким по совокупности признаков к изобретению является арматурный элемент для сохранения эффекта предварительного напряжения в конструкции из низкомодульного материала, включающий компенсаторы потерь преднапряжения в виде попарно расположенных в корпусе изогнутых полос [2].

В известном техническом решении компенсаторы потерь преднапряжения в виде попарно расположенных изогнутых полос, взаимодействующих с поперечными пластинами и напрягаемой арматурой, позволяют длительно сохранить эффект преднапряжения в конструкциях при действии динамических или пульсирующих нагрузок.

Однако использование таких арматурных элементов в предварительно напряженных конструкциях пролетом более 9 м не представляется возможным по причине недостаточной несущей способности и возможной потери устойчивости изогнутых полос.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение несущей способности компенсатора, обеспечение гарантированной устойчивости изогнутых полос, а также регулирование демпфированием.

Технический результат достигается за счет использования дополнительных изогнутых полос, обладающих значительной упругостью и нелинейным характером деформирования, а также благодаря их взаимодействию с упругопластическим материалом и дополнительным упругим элементом.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в арматурном элементе, содержащем арматуру, по меньшей мере один конец которой расположен в корпусе компенсатора потерь предварительного напряжения в арматуре, выполненного в виде попарно расположенных в этом корпусе основных изогнутых полос, шарнирно закрепленных своими концами к анкерным поперечным пластинам, взаимодействующим с арматурой, отличительными признаками является то, что он снабжен закрепленными на торцевых стенках корпуса пластинами из упругопластического материала с жесткими опорными поверхностями, к которым шарнирно присоединены своими концами дополнительные изогнутые полосы, симметрично установленные основным изогнутым полосам с обратной им выпуклостью, при этом между анкерными пластинами размещен ограничитель перемещений в виде дополнительного упругого элемента.

Выполнение на торцевых стенках корпуса компенсатора потерь предварительного напряжения закрепления пластин из упругопластического материала с жесткими опорными поверхностями, к которым шарнирно присоединены своими концами дополнительные изогнутые полосы, симметрично установленные основным изогнутым полосам с обратной им выпуклостью, при этом между анкерными пластинами размещен ограничитель перемещений в виде дополнительного упругого элемента, позволяет получить в сравнении с известным техническим решением новые свойства, заключающиеся в создании достаточно высокой несущей способности основных изогнутых полос на сжатие от напрягаемой арматуры, обеспечении гарантированной при этом их устойчивости в плоскости изгиба, а также возможности регулирования демпфирующими свойствами. Увеличение несущей способности основных изогнутых полос достигается благодаря дополнительно упругого элемента, размещенного между анкерными пластинами, а также за счет симметричного встречно направленного взаимодействия основных и дополнительных изогнутых полос с обратными выпуклостями. Демпфирующие свойства и способ регулирования достигается благодаря изогнутым полосам и пластинам из упругопластического материала с жесткими опорными поверхностями, к которым шарнирно присоединены дополнительные изогнутые полосы.

На фиг. 1 изображен арматурный элемент с компенсатором потерь предварительного напряжения в арматуре при двухстороннем расположении в конструкции, общий вид; на фиг. 2 - вариант использования арматурного элемента с односторонним компенсатором потерь напряжения в конструкции, когда напрягаемая арматура размещена по внешней наружной грани конструкции, общий вид; на фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез по Б-Б на фиг. 2 (арматурный элемент взаимосвязан с напрягаемой арматурой и наклонными сдвиговоспринимающими тяжами); на фиг. 5 - разрез по В-В на фиг. 3.

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

В полости корпуса 2 размещен компенсатор потерь предварительного напряжения, выполненный в виде попарно установленных основных 5 и дополнительных 6 изогнутых полос, ориентированных между собой встречной выпуклостью вдоль корпуса 2 и концевого участка арматуры 1. Изогнутые основные полосы 5 закреплены шарнирно своими концами к упорным анкерным поперечным пластинам 4, а дополнительные полосы 6 шарнирно присоединены своими концами к жестким опорным поверхностям пластины 7 из упругопластического материала. Между анкерными поперечными пластинами 4 установлен ограничитель перемещений в виде дополнительного упругого элемента 8, сквозь которые и пропущен концевой участок арматуры 1.

Сборку арматурного элемента производят следующим образом. По крайней мере один конец арматуры 1 заделывают в концевом анкере 3, а другой свободный конец пропускают сквозь первую анкерную поперечную пластину 4 в предварительно выполненное отверстие, затем сквозь дополнительный упругий элемент 8 и после этого пропускают сквозь отверстие второй анкерной поперечной пластины 4. Затем в полости корпуса 2 компенсатора, в торцах которого предварительно установлены пластины 7 из упругопластического материала с жесткими опорными поверхностями, устанавливают изогнутые полосы 6 таким образом, чтобы сохранялся шарнир между торцами изогнутых полос 6 и жесткими опорными поверхностями пластин 7. Затем конец арматуры в сборе с концевым анкером 3, анкерными поперечными пластинами 4 и дополнительным упругим элементом 8 вводят в корпус 2, имеющий сквозное отверстие 9 (либо прорезь) в торце, сквозь которое и пропускают свободный конец (без анкера 3) арматуры 1. Затем анкерные пластины 4 взаимно раздвигают вдоль конца арматуры 1, устанавливают основные изогнутые полосы 5 между анкерными пластинами 4 и натягивают противоположный конец арматуры 1 таким образом, чтобы изогнутые полосы 5 находились в проектном положении, которое фиксируется зажимом (не показано) у сквозного отверстия 9 с наружного торца корпуса 2.

Полость корпуса 2 может быть заполнена антикоррозионным составом либо другими защитными составами от действия температур и т.д., затем монтажная крышка корпуса 2 закрывается и фиксируется при помощи сварки либо болтовым соединением, арматурный элемент готов к работе.

Арматурный элемент работает следующим образом. Для создания предварительного обжатия строительной конструкции 10, например полимербетонной балки (фиг. 1), осуществляют натяжение арматуры 1 домкратом, соединенным с корпусом 2 арматурного элемента. При натяжении арматуры 1 ее концевые анкеры 3 в корпусе 2 (фиг. 1, 3) передают сжимающие усилия при помощи поперечных анкерных пластин 4 на основные изогнутые полосы 5, обладающие жесткостью и нелинейным характером деформирования при сжатии с изгибом. В начальный период деформирования основных изогнутых полос 5 упорная анкерная поперечная пластина 4 не соприкасается с дополнительным упругим элементом 8, так как зазор между ними составляет 10-30 мм, необходимый для взаимодействия основных 5 и дополнительных 6 изогнутых полос. Увеличение натяжения арматуры 1 приводит к деформированию основных изогнутых полос 5, затем сжимается дополнительный упругий элемент 8, и в этот момент подключаются к работе дополнительные изогнутые полосы 6, которые препятствуют изгибу основных изогнутых полос 5, тем самым как бы уменьшая их расчетную длину изгиба, но в то же время позволяют значительно увеличить их несущую способность. В совместной работе по сопротивлению сжимающим усилиям от упорных анкерных пластин 4, основным и дополнительным изогнутым полосам 5 и 6 оказывает существенное взаимодействие дополнительный упругий элемент 8 и пластины 7 из упругопластического материала. Дополнительный упругий элемент 8 может быть выполнен в виде сильфона либо стальной пружины.

После натяжения арматуры 1 до требуемой величины предварительного напряжения осуществляют ее закрепление в строительной конструкции 10 известными способами, позволяющими значительно увеличить несущую способность конструкции и самое главное снизить деформативность и трещинообразование от действия внешней нагрузки как статической, так и динамической либо пульсирующей. Любое уменьшение усилий в арматуре 1 от ползучести материала конструкции 10, от релаксации напряжений в арматуре 1 и других технологических и эксплуатационных факторов арматурный элемент с компенсаторами потерь преднапряжения мгновенно будет реагировать на деформативность арматуры 1 и конструкции 10 в целом и будет длительно сохранять заданный эффект предварительного напряжения в строительной конструкции 10. Благодаря демпфирующим свойствам арматурного элемента зыбкость конструкции 10 от подвижной, пульсирующей (знакопеременной) нагрузки и падение реактивных сил обжатия значительно уменьшаются. Арматурный элемент можно использовать по функциональному назначению как демпфер.

Для создания предварительного обжатия и изгибающего момента, противоположного по знаку моменту от внешней нагрузки, например, в строительной деревобетонной балочной конструкции 11 (фиг. 2) процесс напряжения арматуры 1 осуществляют следующим образом. Корпус 2 арматурного элемента боковыми наружными гранями шарнирно соединен с наклонными тягами 12. Компенсатор потерь преднапряжения размещен в корпусе 2 арматурного элемента на одном конце напрягаемой арматуры 1 (фиг. 4), а на противоположном - вдоль корпуса 2 арматурного элемента, имеющего сквозное отверстие, в которое и пропущен свободный конец арматуры 1. При помощи наклонных тяг 12 арматурный элемент с продольной арматурой 1 крепят к балке 11 таким образом, чтобы противоположные концы тяг 12 шарнирно соединялись на концевых участках балки в уровне верхней железобетонной плиты 13 (фиг. 2). Затем на свободный конец арматуры 1 надевают стальную колодку 14 с анкерующей пробкой и соединяют с домкратом двойного действия (не показан). После создания в арматуре 1 требуемой контролируемой величины натяжения при помощи домкрата осуществляют ее анкеровку стальной колодкой 14 и домкрат удаляется. Такой способ создания предварительного напряжения и усиления строительной конструкции можно использовать при реконструкции пролетных строений мостов, имеющих ослабление поперечных сечений при длительной эксплуатации, при усилении стропильных конструкций покрытия промышленных зданий средних и больших пролетов, имеющих недопустимые прогибы и т.д.

Изобретение позволяет повысить и длительно сохранять степень обжатия конструкций из низкомодульных материалов, а также имеющих способность к длительной ползучести (отдельные виды полимербетонов), при этом эффективно использовать прочностные свойства напрягаемой арматуры. Снижается резонансное явление от действия подвижной, пульсирующей внешних нагрузок. Может быть использовано в висячих строительных конструкциях, а также для оборудования предприятий с целью снижения вибрационных явлений.

Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР 1268691, кл. Е 04 C 5/08. Бюл. 41, 1986.

2. Патент РФ 2109894, кл. Е 04 C 5/08. Бюл. 12, 1998.

Изобретение относится к строительству, используется в несущих предварительно напряженных конструкциях покрытия и перекрытия как в мостостроении, так и в промышленных и гражданских зданиях и сооружениях. Арматурный элемент содержит корпус с компенсаторами потерь предварительного напряжения в арматуре в виде попарно расположенных стальных изогнутых полос, закрепленных концами к анкерным поперечным пластинам. На торцовых стенках корпуса закреплены пластины из упругопластического материала с жесткими опорными поверхностями, к которым шарнирно присоединены концами дополнительные изогнутые полосы, установленные симметрично со встречной выпуклостью и взаимодействующие с пластинами из упругопластического материала и дополнительным упругим элементом. Технический результат - увеличение несущей способности арматурного элемента и регулирование демпфирования. 5 ил.

Арматурный элемент, содержащий арматуру, по меньшей мере один конец которой расположен в корпусе компенсатора потерь предварительного напряжения в арматуре, выполненного в виде попарно расположенных в этом корпусе основных изогнутых полос, шарнирно закрепленных своими концами к анкерным поперечным пластинам, взаимодействующим с арматурой, отличающийся тем, что он снабжен закрепленными на торцевых стенках корпуса пластинами из упругопластического материала с жесткими опорными поверхностями, к которым шарнирно присоединены своими концами дополнительные изогнутые полосы, симметрично установленные основным изогнутым полосам с обратной им выпуклостью, при этом между анкерными пластинами размещен ограничитель перемещений в виде дополнительного упругого элемента.