Строительный железобетонный элемент Советский патент 1992 года по МПК E04C3/00 

Изобретение относится к строительству, а именно к длинномерным несущим элементам, и может быть использовано при изготовлении железобетонных колонн, ригелей, свай, опор ЛЭП и других конструкций, подверженных изгибно-крутильным воздействиям.

Известен предварительно напряженный железобетонный объемный элемент, включающий бетонное тело с выполненной в нем осевой полостью и арматурный каркас.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является желе- зобетонная стойка опоры, включающая бетонное тело с осевой полостью и арматуру, выполненную в виде спирали, установленной в стенках элемента.

Недостатком известного элемента является низкая несущая способность за счет нерационального распределения внутренних напряжений от воздействия изгибно- крутильных усилий, вследствие чего в стенках элемента возникают зоны с напряженно-деформированным состоянием растяжение-сжатие, приводящим к снижению прочности бетона.

Цель изобретения - повышение несущей способности элемента на крутильные нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в строительном железобетонном элементе, включающем бетонное тело с осевой полостью и арматуру, выполненную в виде спирали, установленной в стенках элемента, по внутренней поверхности осевой полости выполнено винтообразное ребро, а спираль в стенках элемента установлена с направлением закручивания витков, противоположным направлению закручивания витков ребра, причем шаг витков спирали равен шагу витков ребра.

На фиг.1 изображен строительный железобетонный элемент с частичным вырезом, в аксонометрии; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - строительный элемент, в котором число ребер равно числу его граней, продольный резрез; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.З.

Строительный, железобетонный элемент состоит из бетонного тела 1 с осевой полостью 2 и продольной арматуры 3. На внутренней поверхности осевой полости 2 выполнено винтообразное ребро 4, а в стенках 5 элемента с охватом осевой полости 2 установлена металлическая упругая спираль 6 с направлением закручивания витков, противоположным направлению закручивания витков ребра 4. Причем шаг а

витков спирали 6 равен шагу с витков ребра 4.

Выполнение ребра 4 винтообразной формы позволяет перераспределять внутренние напряжения, возникающие при изгибно-крутильных воздействиях на элемент.

Шаг а витков спирали б, равный шагу с

витков ребра 4, позволяет компенсировать

поперечные деформации винтообразного

ребра 4 и уменьшить местные растягивающие напряжения у свободной грани ребра 4 за счет охвата последнего спиралью 6 и направления закручивания ее витков противоположного направлению закручивания

витков ребра 4.

Для дополнительного повышения несущей способности элемента путем более равномерного распределения напряжений по поперечному сечению число винтообразных ребер 4, выполненных на внутренней поверхности осевой полости 2, и спиралей 6, установленных в стенках 5 элемента, может быть равно числу граней изготавливаемого элемента.

В предлагаемом строительном элементе толщину каждой стенки принимают равной 1/4-1 /25 высоты поперечного сечения элемента, так как это обеспечивает наиболее рациональную работу элемента.

При этом параметры винтообразного ребра должны удовлетворять условиям h 10h f,

b h f, где h и b - соответственно высота и ширина

винтообразного ребра;

hf - толщина стенки элемента. Указанные параметры ребра 4 обеспечивают наиболее оптимальную совместную работу стенок 5 и ребра 4, что позволяет

максимально перераспределять внутренние напряжения,.возникающие при изгиб- но-крутильных воздействиях на элемент.

Строительный железобетонный элемент изготавливают следующим образом.

В форму (на фигурах не показано) устанавливают продольную арматуру 3 и спираль 6. Затем внутри спирали 6 устанавливают винтообразный пустотооб- разователь (на фигурах не показано) и производят укладку бетонной смеси. Элемент выдерживают в форме до набора бетоном отпускной прочности, после чего его распа- лубливают и извлекают пустотообразова- тель, например, путем вывинчивания.

Работает заявляемый строительный железобетонный элемент, например колонна, в каркасе многоэтажного здания следующим образом.

После установки колонны в рабочее положение на нее передаются внешние верти- кальные и горизонтальные нагрузки, которые в результате их различных сочетаний вызывают продольные и поперечные усилия, изгибающий и крутящий моменты. Причем под воздействием неравномерного или одностороннего загружения перекрытий, а также особых нагрузок, например сейсмических, в колонне могут преобладать изгибно-крутильные воздействия. Возникающий при этом в колонне спиралеобразный поток главных сжимающих напряжений направляется в соответствии с заявляемой геометрией элемента по винтообразному ребру 4. Сжатие ребра 4 создает благоприятные условия для работы бетона ребра 4 и разгружает стенки 5 колонны. Под воздействием спиралеобразного потока главных растягивающих напряжений в стенках 5 ко- лонны в промежутках между винтообразными ребрами 4образуются пространственные трещины, в которых в интенсивную работу на восприятие растягивающих усилий вступает спиральная арма- тура 6. Таким образом, в колонне при возникающем под воздействием кручения напряженном состоянии растяжения - сжатия происходит равномерное перераспределение внутренних усилий между спиральной арматурой 6, работающей на растяжение, и винтообразным ребром4, ра- ботающим на сжатие. При этом происходящая под воздействием кручения депланация сечений колонны вследствие

наличия винтообразного ребра 4 приводит к возникновению растягивающих усилий на свободной грани ребра 4.

Однако эти усилия полностью гасятся образованными одновременно с этим усилиями от спирали 6, обжимающей винтооб- разное ребро 4. Взаимодействие винтообразного ребра 4 и спирали 6 позволяет существенно повысить жесткость колонны, особенно, в стадии ее работы после образования трещин в стенках 5.

При воздействиях на колонну малых крутящих моментов большой шаг винтообразного ребра 4 может о казаться недостаточным для сохранения активного взаимодействия ребра 4 со спиралью 6. Поэтому для обеспечения условий перераспределения внутренних усилий винтообразные ребра 4 и спирали 6 выполняют по числу граней элемента (колонны).

Формула изобретения

Строительный железобетонный элемент, включающий бетонное тело с осевой полостью и арматуру, выполненную в виде спирали, установленной в стенках элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения несущей способности элемента на крутильные нагрузки, по внутренней поверхности осевой полости выполнено винтообразное ребро, а спираль в стенках элемента установлена с направлением закручивания витков, противоположным направлению закручивания витков ребра, причем шаг витков спирали равен шагу витков ребра.

Изобретение относится к строительству, а именно к длинномерным несущим элементам. Цель изобретения - повышение несущей способности элемента на крутильные нагрузки. Строительный железобетонный элемент состоит из бетонного тела 1 с осевой полостью 2 и имеет продольную арматуру 3. На внутренней поверхности осевой полости 2 выполнено винтообразное ребро 4, а в стенках 5 элемента с охватом осевой полости установлена металлическая упругая спираль 6 с направлением закручивания витков, противоположным направлению закручивания витков ребра 4. Причем шаг витков спирали 6 равен шагу витков ребра 4. 4 ил. w fe VI VI Os Фиг.1

Ъ.°-:;Ј2ЈЈ-.

А-А

. ь

s JL

Фиг,3