Трехслойная стеновая панель Советский патент 1992 года по МПК E04C2/06 E04C2/26 

Изобретение относится к многослойным строительным элементам, используемым для наружных стен отапливаемых зданий, и предназначено для использования преимущественно в районах с сейсми- ческой активностью.

Известна многослойная плита для стен, полов или потолков, включающая два покрывающих слоя, соединенных стержнеоб- разными перемычками, размещенными в теплоизолирующем слое. Стержни установлены с наклоном более чем в двух различных направлениях, что обеспечивает совместную работу покрывающих слоев.

Недостатком такой плиты является зна- чительный расход металла на перемычки- стержни для совместной работы слоев. Кроме того, стержневые связи, имеющие достаточную высокую степень гибкости, не обеспечивают восприятия сейсмических на- грузок.

Известна также стеновая панель, включающая наружный и внутренний железобетонные слои и утеплитель, соединенный связями в виде выступающих из наружного слоя закладных элементов с вырезами, взаимодействующими с горизонтальными стержнями, расположенными в выемках внутреннего слоя, причем закладные элементы наружного слоя расположены попар- но в верхней и нижний его частях и выполнены V-образного поперечного сечения, а вырезы в их изогнутой части параллельны наружному слою в нижней части панели и перпендикулярны в верхней части, при этом фиксация закладных элементов на горизонтальных стержнях осуществляется с помощью коротышей.

Ограниченная площадь контакта элементов связей приводит при динамических воздействиях к чрезмерным перемещениям наружного и внутреннего железобетонных слоев один относительно другого. В то же время наличие в верхней части панели стержней, а также большое количество металли- ческих закладных деталей повышает металлоемкость изделия.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сути является трехслойная стеновая панель, включающая слой утепли- теля, размещенный между двумя железобетонными слоями, скрепленными в углах парными консольными выступами в виде железобетонных трапеций и скошенные контактирующие поверхности с упругими прокладками между ними, причем плоскость контакта верхних выступов выполнена с уклоном в сторону внутреннего слоя, их торцовые кромки ориентированы по горизонту, а плоскости контакта нижних выступов, расположенных слева и справа от оси симметрии панели, повернуты на 90° относительно оси, перпендикулярной к плоскости панели, соответственно в левую и правую стороны. Парные выступы скреплены стержневыми фиксаторами, размещенными в прорезях, продольный размер которых составляет не более половины ширины монтажного зазора между панелями, а поперечный равен диаметру фиксатора.

Наличие упругих прокладок на контактных поверхностях парных консольных выступов обеспечивает при транспортировании и монтаже гашение динамических нагрузок за счет сил сухого трения между ними, что позволяет снизить жесткость и металлоемкость конструкций связей и анкерных зон при одновременном устранении мостиков холода в зонах контакта железобетонных слоев.

Однако стержневые фиксаторы, скрепляющие соприкасающиеся выступы и размещенные в соответствующих прорезях, жестко ограничивают при сейсмических воздействиях взаимное перемещение слоев в поперечном направлении, так как поперечный размер прорези не должен превышать диаметра фиксатора. В результате при сейсмическом воздействии исключается возможность поперечных колебаний соответственно наружного слоя, а следовательно, и разнофазные колебания наружного слоя, и здания, так как внутренний слой наружной панели, соединенный с остовом здания, будет иметь колебания совместные со зданием. При определенной величине горизонтальной нагрузки поперек здания не будет происходить перестройка динамических характеристик здания, что, в свою очередь, не приведет к уменьшению сейсмических нагрузок на здание. При этом уси- лия будут переходить на связи и их анкеровку, что потребует усиления наружного слоя и выступов, т. е. повышенного расхода материала (стали, цемента). Кроме того, конструкция ограничителей перемещений усложняет технологию изготовления панели и увеличивает трудозатраты.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности панели при сейсмических воздействиях.

Цель достигается тем, что в трехслойной стеновой панели, включающей слой утеплителя, размещенный между наружным и внутренним железобетонными слоями, скрепленными парными консольными выступами в виде железобетонных брусков, контактирующих по наклонным граням через упругие прокладки и снабженных ограничителями перемещений, парные выступы

размещены по периметру панели, а плоскости контакта выступов наклонены в сторону внутреннего железобетонного слоя, причем ограничители перемещений выполнены в виде приливов у оснований наклонных граней выступов.

Угол наклона а контактирующих граней к плоскости внутреннего железобетонного слоя определен из условия гарантированного зацепления наружного слоя за внутренний при его деформации как в процессе транспортировки и монтажа, так и при эксплуатации по формуле

а arctg

- arctg

а -2а0 5i

(а - 2а0 )2

52V(a-2a0)

где а - угол наклона контактирующих поверхностей к плоскости внутреннего железобетонного слоя;

а - толщина теплоизоляционного слоя;

а0-зазор между выступом и противолежащим железобетонным слоем;

5i - половина величины удлинения высоты наружного слоя от температурных деформаций;

(32 - величина обжатия упругой прокладки при деформации от нагрузки наружного слоя;

т- угол поворота горизонтальной плоскости в уровне центра контактной поверх- ности выступов, рассчитываемый от нагрузок и их приложения на внутренний слой при его работе.

Для упрощения технологии изготовления панели ограничители перемещений в виде приливов выполнены у основания наклонных граней выступов одного из железобетонных слоев.

На фиг. 1 изображена трехслойная стеновая панель, общий вид, вид сверху и вид сбоку; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Трехслойная стеновая панель включает наружный 1 и внутренний 2 железобетонные слои и размещенный между ними слой 3 утеплителя. Слои 1 и 2 скреплены парными консольными выступами 4 в виде железобетонных брусков, наклонные контактирующие грани которых 5 снабжены упругими прокладками 6 и приливами 7 у основания. Последние выполнены у выступов 4 наружного слоя 1, что целесообразно при формовании панели лицом вниз. Парные консольные выступы 4 размещены по периметру панели и развернуты в ее плоскости таким образом, что контактирующие поверхности 5 имеют уклон к внутреннему железобетонному слою 2, обеспечивая совместную работу слоев 1 и 2 при горизонтальных и вертикальных статических и динамических нагрузках.

Стеновая панель изготавливается следующим образом.

В подготовительную форму устанавливают арматурный каркас наружного слоя 1

0 совместно с арматурным каркасом его консольных выступов 4, укладывают бетонную смесь и уплотняют вибрированием. Затем на наружный слой 1 укладывают последовательно заранее изготовленные вкладыши из

5 материала теплоизоляционного слоя 3 с формообразующими вырезами под выступы 4 и приливы 7 с прокладкой 6 и заполняют материалом теплоизоляционного слоя 3 промежутки между вкладышами. После это0 го устанавливают арматурные каркасы внут- реннего железобетонного слоя 2 и его выступов 4, укладывают бетонную смесь и уплотняют вибрированием.

При транспортировании готовой пане5 ли от формовочного цеха к стройплощадке связи, образованные парными консольными выступами 4, работают как единый замковый элемент: при вертикальных динамических нагрузках в процессе такелажных

0 погрузочно-разгрузочных работ включаются верхние связи, и за счет упругой прокладки 6 наружный слой 1 без динамического удара передает нагрузку на внутренний слой 2.

5 При установке панели в приобъектную кассету возможен удар с опиранием на наружный слой. В этом случае в работу включаются нижние связи, также с диссипацией энергии в упругой прокладке. Боковые удар0 ные нагрузки при транспортировке включают в работу связи, расположенные по вертикальным торцам панели с соответствующих сторон, с гашением энергии удара за счет упругих свойств прокладки 6.

5 В процессе эксплуатации, в частности, в случае зимнего изготовления и монтажа (градиент температур при переходе в летний период сможет достичь 90-100°С) наружный слой 1 будет испытывать темпе0 ратурные деформации во всех направлениях. При этом связи позволяют наружному слою беспрепятственно удлиниться симметрично относительно горизонтальной и вертикальной осей симметрии.

5Ветровые нагрузки на наружный слой

включают в работу все связи: при отсосе (действии ветровой нагрузки в сторону от здания) выступы 4, скользя по плоскости контакта, сжимают прокладку 6, уменьшая усилия на сами связи и их анкерные зоны.

При активном действии ветра (нагрузка направлена в сторону здания) выступы 4 и ограничители 7 наружного слоя сжимают упругую прокладку 6 в зоне ограничителя 7, сокращая величину деформации сдвига наружного слоя и усилий на выступы внутреннего слоя.

При сейсмическом воздействии на здание внутренний железобетонный слой 2 несущей наружной стеновой панели, жестко соединенный с остовом здания, будет колебаться вместе с ним. Наружный слой 1, скрепленный с внутренним слоем 2 парными выступами 4 через упругие прокладки 6 по периметру панели, получит сейсмическое воздействие с некоторым опозданием, что вызовет его колебания в иной фазе, чем само здание, т. е. возникнут разнофазовые колебания, что снизит общие сейсмические нагрузки на здание.

Наличие приливов по крайней мере у выступов одного (в нашем примере наружного) слоя ограничивает перемещение слоев одного навстречу другому.

В сравнении с известной панелью, в которой стержневые фиксаторы при сейсмическом воздействии препятствуют поперечным колебаниям наружного слоя, в предлагаемой панели конструкция связей, расположенных по периметру панели и имеющих плоскость контакта выступов параллельно ее сторонам, обеспечивает податливость наружного слоя во всех направлениях в плоскости панели и из плоскости. Это позволяет повысить сейсмостойкость наружных стеновых панелей для зданий, возводимых в районах с высокой интенсивностью землетрясений. Замена стержневых фиксаторов на приливы не только устраняет дополнительные усилия на анкерные связи, но и упрощает технологию изготовления панели, снижает расход арматур ной стали.

Формула изобретения

1. Трехслойная стеновая панель, включающая слой утеплителя, размещенный

0

5

между наружным и внутренним железобетонными слоями, скрепленными парными консольными выступами в виде железобетонных брусков, контактирующих по наклонным граням через упругие прокладки и снабженных ограничителями перемещений, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности при сейсмических воздействиях, парные выступы размещены по периметру панели, а плоскости контакта выступов наклонены в сторону внутреннего железобетонного слоя, причем ограничители перемещений выполнены в виде приливов у оснований наклонных граней выступов.

2. Панель по п. 1, отличающаяся тем, что угол наклонаЛконтактирующих граней к плоскости внутреннего железобетон- 20 ного слоя определен из условия

а arctg - arctg

а -2а0 5i (а-2а0)2

52V(a-2a0)+d;f

.-г,

где а - толщина теплоизоляционного слоя;

ао - зазор между выступом и противолежащим железобетонным слоем;

5i - половина величины удлинения высоты наружного слоя от температурных деформаций;

дг - величина обжатия упругой прокладки при деформации от нагрузки наружного слоя;

г-угол поворота горизонтальной плоскости в уровне центра контактной поверхности выступов, рассчитываемый от нагрузок и их приложения на внутренний слой при его работе.

3. Панель по пп. 1 и 2, отличающая- с я тем, что приливы выполнены у основа- 45 ния наклонных граней выступов наружного железобетонного слоя.

1735526

Использование: для отапливаемых зданий, возводимых в районах с сейсмической активностью. Сущность изобретения: панель включает наружный 1 и внутренний 2 железобетонные слои, слой 3 утеплителя между ними и парные консольные выступы 4 с упругими прокладками 6 и приливами 7 у оснований. Парные выступы 4 размещены по периметру панели и развернуты в ее плоскости таким образом, что контактирующие поверхности выступов наклонены в сторону слоя 2. Угол наклона определяется математическим выражением из условия гарантированного взаимного зацепления железобетонных слоев 1 и 2 при их деформациях и смещениях. 2 з. п. ф-лы, 3 ил. сл С XI со сл сл ю о

Фие.1

Б-Б

. ..-- - / .

- - - - . s .- .. / I