Предварительно напряженная балка и способ ее изготовления Советский патент 1992 года по МПК E04B7/14 E04C3/00 

дующим омоноличиванием конструкции полимербетонной оболочкой.

Известно армирование несущей балки преднапряженной гибкой арматурой, размещенной в металлических полукольцах с отводами и полиэтиленовых патрубках, которые заполнены высокодеформативными антикоррозийными материалами.

Известно получение железобетонной балки из большого числа предварительно изготовленных элементов с составной напрягаемой арматурой.

Недостатками известных технических решений является неполное использование прочностных свойств строительных материалов и высокий удельный их расход на несущую способность конструкции, технологическая трудоемкость ее создания и недолговечность, неразборность конструкции и незаменяемость ее отдельных элементов, потерявших эксплуатационную прочность.

Цель изобретения - повышение эксплуатационных качеств и снижение материалоемкости.

Указанная цель достигается тем, что в предварительно напряженной балке каждый блок выполнен с дополнительными парами каналов, один из которых размещен в горизонтальной плоскости основных каналов, а другой - в верхней части зоны растяжения, торцевые стороны каждого блока в зоне расположения каналов выполнены с цилиндрическими углублениями, а в верхних углах - с гнездами для установки стяжных болтов, причем каналы выполнены с установленными в них полиэтиленовыми трубками, а арматурные ванты - составными, каждая часть из которых пропущена через полиэтиленовые трубки соответствующего блока с выводом концов вант из каналов в нижней зоне растяжения и соединена со смежным вантом посредством стяжных элементов. Дополнительный канал каждого блока в верхней части зоны растяжения выполнен с пересечением двух нижних в плане, причем каждый его конец совпадает с концом канала в нижней зоне растяжения, дополнительный канал в верхней зоне растяжения каждого промежуточного блока выполнен дугообразным, выпуклостью вверх, а концы каналов расположены по касательной к цилиндрической поверхности торцов блока.

Способ для осуществления указанной конструкции предварительно напряженной балки состоит в том, что перед натяжением вант устанавливают болты в верхних углах торца балки, а после натяжения вант стягивают блоки болтами до соприкосновения

плоскостей в верхней зоне торцов смежных

блоков при расположении их вдоль прямой.

На фиг.1 изображена предварительно

напряженная балка, общий вид; на фиг.2 узел стыка смежных блоков и схема конструктивного армирования блока; на фиг.З - торец блока с уложенными арматурными вантами; на фиг.4 - отдельный блок со схемой размещения в его каналах петлевых ар0 матурных вант, вид сверху; на фиг.5 - торцевая металлическая закладная деталь блока, вид сверху; на фиг.6 - то же, вид сбоку; на фиг.7 - блоки с соединенными и стянутыми, с помощью стяжных элементов,

5 петлевыми арматурными вантами до стыка нижних плоскостей торцовых смежных блоков.

Предварительно напряженная балка включает сердечник, составленный из мел0 коштучных блоков 1, с каналами 2 и размещенными в них жесткими полиэтиленовыми трубками 2 в вертикальных плоскостях, параллельных или под углом к продольной оси балки по обе ее стороны, одни из которых

5 находятся в уровне горизонтальной плоскости верхней части зоны растяжения, а другие каналы - в горизонтальной плоскости нижней части растянутой зоны блоков и служат для размещения арматурных вант 3, ох0 ватывающих петлей зону растяжения и обжимающих бетон и арматурный каркас этой зоны. Торцы каждого блока бетонного сердечника снабжены торцевыми металлическими закладными деталями 4, прива5 ренными к конструктивному арматурному каркасу 5, поверхности закладных деталей 4, как и торцов балки с углублениями в местах размещения выходов каналов, выполнены цилиндрическими в нижней зоне и

0 плоскими - в верхней. Концы арматурных вант 3 оборудованы стяжными элементами 6 для последовательного соединения и стыков смежных блоков 1. Арматурные ванты 3 предварительно натягиваются по низу до

5 стыка торцов смежных блоков 1 на уровне их концов, а затем напрягаются дополнительно продольными стягивающими усилиями по верху с помощью стяжных монтажных болтов 7 до стыка плоскостей

0 торцов смежных блоков 1 в зоне сжатия при расположении блоков вдоль прямой. Для установки стяжных монтажных болтов 7 в верхних углах блоков 1 устроены гнезда, оборудованные металлическими обрамле5 ниями 8, приваренными к закладным деталям 4 со стороны тела блока.

Предварительно напряженная балка выполнена следующим образом.

Тело балки образовано из мелкоштучных бетонных (или другого строительного

материала, хорошо работающего на сжатие) блоков 1, соединенных арматурными вантами 2, которые размещены петлей в каналах 3 и на цилиндрической поверхности углублений закладных деталей 4 торцов, приваренных к конструктивному арматурному каркасу 5, охватывая растянутую зону каждого блока с помощью стяжных элементов 6 и стяжных болтов 7, размещенных в гнездах и оборудованных металлическими обрамлениями 8, при загружении внешней нагрузки, тело балки имеет верхнюю зону с сжимающими напряжениями и нижнюю - с растягивающими напряжениями, способствующими образованию трещин, кор- розии материалов и сокращению срока службы конструкции. Однако растягивающим напряжениям в нижней зоне конструкции противодействуют силы обжатия, передаваемые петлевыми арматурными вантами 3 с помощью торцевых металлических закладных деталей 4, а напряжения бокового расширения в блоках воспринимают конструктивный арматурный каркас 5. При увеличении внешней нагрузки на балку растягивающие силы прогиба в нижней зоне конструкции передаются на арматурные ванты, но так как они охватывают эту зону петлей, то затягивание петли производят одновременно обжатие этой зоны, умень- шая возникающие внутренние растягивающие напряжения. Таким образом, в каждом блоке балки достигается работа всего бетона в основном на сжатие, а металла - на растяжение, что позволяет снизить относи- тельный расход материалов на создание равнопрочной конструкции и увеличить ее долговечность.

Технология изготовления предварительно напряженной балки заключается в соединении отдельных блоков 1 с помощью арматурных вантЗ, оборудованных стяжными элементами 6 до стыка торцов смежных блоков по нижнему краю, а затем с помощью стяжных болтов 7 продольными стя- гивающими усилиями блоки конструкции перемещаются в поперечном направлении до стыка торцов смежных блбков плоскостями в зоне сжатия при расположении их вдоль прямой. Цилиндрические стыковые поверхности торцов в зоне растяжения позволяют привести конструкцию в рабочее положение, усилиями, не превышающими расчетных для создания предварительного напряжения арматурных вант, и осущест- вить обжатие бетона растянутой зоны одновременно во всех блоках конструкции, что сокращает число технологических операций по сравнению с технологией предварительного напряжения каждого блока.

Таким образом, предварительно напряженная балка воспринимая внешние нагрузки в процессе эксплуатации, преобразует возникающие растягивающие усилия нижней зоны в обжимающие усилия петлевых арматурных вант для бетона этой зоны, и чем больше внешняя нагрузка, тем больше обжимающее усилие и тем лучше условия для работы бетона, что позволяет увеличить несущую способность конструкции по фактору трещинообразования, несущей способности и долговечности.

В такой конструкции при эксплуатации резко уменьшается величи на растягивающих усилий в бетоне нижней зоны и образование в его теле трещин, способствующих прогрессивной коррозии материалов конструкции, а следовательно , увеличивается ее долговечность Таким образом, удается максимально использовать лучшие свойства бетона на сжатие, металла - на растяжение, снизить удельный расход строительных материалов и стоимость создания равнопрочной конструкции,а технология изготовления, сборки и монтажа такой конструкции не требует специального оборудования и сокращает общую трудоемкость строительно-монтажных работ.

Формула изобретения

1.Предварительно напряженная балка, включающая блоки с каналами в нижней зоне растяжения, расположенными по обе стороны от их оси и размещенными на выпуклых сторонах закладными деталями а арматурные ванты, пропущенные через каналы с последовательным соединением блоков и закрепленные концами на торцах крайних блоков, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационных качеств и снижения материалоемкости, каждый блок выполнен с дополнительными парами каналов, один из которых размещен в горизонтальной плоскости основных каналов, а другой - в верхней части зоны растяжения, торцевые стороны каждого блока в зоне расположения каналов выполнены с цилиндрическими углублениями, а в верхних углах - с гнездами для установки стяжных болтов, причем каналы выполнены с установленными в них полиэтиленовыми трубками, а арматурные ванты - составными, каждая часть из которых пропущена через полиэтиленовые трубки соответствующего блока с выводом концов вант из каналов в нижней зоне растяжения и соединена со смежным вантом посредством стяжных болтов.

2.Балка поп.1, отл и ч а ю щая ся тем, что дополнительный канал каждого блока в верхней части зоны растяжения выполнен с

пересечением двух нижних в плане, причем каждый его конец совпадает с концом канала в нижней зоне растяжения.

3.Балка по пп.1 и 2, о тл имеющаяся тем, что дополнительный канал в верхней зоне растяжения каждого дополнительного блока выполнен с уклоном в сторону торца балки.

4.Балка по пп.1-3, отличающаяся тем, что дополнительный канал в верхней зоне растяжения каждого промежуточного блока выполнен дугообразным выпуклостью вверх, а концы каналов расположены по касательной к цилиндрической поверхности торцов блока.

О

оа

0

5. Способ изготовления предварительно напряженной балки, включающий сборку блоков и натяжение арматурных вант по всей длине балки до стыка нижних плоскостей торцов смежных блоков, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных качеств и снижения материалоемкости, перед натяжением вант устанавливают болты в верхних углах торца балки, а после натяжения вант стягивают блоки болтами до соприкосновения плоскостей в верхней зоне торцов смежных блоков при расположении их вдоль

прямой.

/

О

Использование: для возведения сборно- разборных стационарных промышленных и сельскохозяйственных зданий. Предварительно напряженная балка образована из мелкоштучных блоков, соединенных с помощью арматурных вант, которые уложены петлей в каналах, концы вант смежных блоков соединены посредством стяжных элементов, а поверху блоки соединены стяжными болтами. При загружении внешней нагрузки она имеет две зоны напряженного состоянии: выше горизонтальной оси конструкции с напряжениями сжатия и нижнюю с растягивающими напряжениями, способствующих образованию трещин, разрушению и сокращению срока службы Изобретение относится к строительству, а именно к строительным конструкциям, и может быть использовано для возведения малоэтажных сборно-разборных промышленных и сельскохозяйственных зданий производственного назначения. Известны конструкции, состоящие из двух видов строительных материалов (например, бетона и стальных конструкций), которые при силовом воздействии на них работают совместно, как одно целое, но хаконструкций. Однако растягивающим напряжениям в нижней зоне предлагаемой конструкции противодействуют силы обжатия, передаваемые петлевыми арматурными вантами с помощью торцевых металлических закладных деталей, напряжения бокового расширения в блоках воспринимает конструктивный арматурный каркас. При увеличении внешней нагрузки растягивающие усилия в нижней зоне конструкции воспринимаются арматурными вантами, но так как они петлей охватывают эту зону то производят одновременно и ее обжатие, значительно уменьшая возникновение внутренних растягивающих напряжений. Таким образом, достигается работа всего бетона в основном на сжатие, металла на растяжение, что позволяет снизить расход металла и бетона на конструкцию при сохранении ее прочностных характеристик и увеличить ее долговечность, или при одинаковом расходе материалов повысить прочность и несущую способность конструкции. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил. ё рактеризуются различными показателями сжатия и растяжения, Известен способ изготовления конструкции из отдельных бетонных блоков, сое- диненных между собой напрягаемой арматурой, расположенной в каналах. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является предварительно напряженная балка, включающая сборку блоков и последовательное напряжение нижней, а затем верхней арматуры приложением поперечного усилия с послеVJ 4 О -N О vj

/

CZJL3CZ

V

- --«-лгт t

и. Г Ј. U „ ,

Д Фиг.18

, 4ЗУ

Фиг. 2&

47

я /

Фиг.З

rfcl - rL -- IT

ГЙ1- - r rLTi.

Фиг. 4

иг5

в

чЈ

Фаг.в