Устройство для снижения максимальных напряжений и прогибов в строительной конструкции Советский патент 1992 года по МПК E04C3/10 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для снижения максимальных напряжений и прогибов в строительных конструкциях, загруженных любыми видами нагрузок.

Известны различные устройства, предназначенные для снижения максимальных напряжений и прогибов в строительных конструкциях. К числу таких устройств, как правило, относятся различные затяжки усиления, которые изменяют конструктивную схему-строительной конструкции и значительно снижают напряжения и прогибы в строительных конструкциях.

Наиболее близким по технической сущности k заявленному изобретению является устройртв для создания предварительного напряжения в строительных конструкциях путем изменения первоначальной конструктивной схемы сооружения и использования

расширяющего материала, за счет которого создается предварительное напряжение, разгружающее конструкцию.

Недостатком известного устройства яв- то, что снижение максимальных напряжений в конструкции осуществляется за счет изменения первоначальной конструктивной схемы конструкции. Изменение конструктивной схемы не всегда возможно, так как меняются габариты конструкции, повышается трудоемкость выполнения работ по усилению конструкций и материалоемкость сооружения в целом.

Целью изобретения является снижение трудоемкости, стоимости и материалоемкости устройства для снижения напряжений в конструкциях без изменения ее первоначальной конструктивной схемы

Поставленная цель достигается тем, что устройство выполнено в виде голстостенXJ

Ч

к ел

ной трубы с равнопрочным ребром жесткости внутри трубы по ее середине и обратно симметричными разрезами трубы по ее образующей, выполненными в виде двух одинаковых кососимметричных полутруб. При монтаже такого устройства на конструкции у ее опор и заполнении устройства расши- ряющймся материалом, например, НРС-1, приводит 1с 1в5Эз1 Йкновен 1Ю в конструкции разгружающего изгибающего момента за счет возникновения пари сил в устройстве при1 расширении НРС-Т.

Сопоставительный анализ предложенного устройства с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается возможностью передачи разгружающей нагрузки в диаметрально противоположных направлениях, что обеспечивается обратно симметричными разрезами и равнопрочным ребром жесткости, сделанным в каждой толстостенной трубе натяжного устройства. Такое конструктивное решение, в отличие от прототипа, позволяет создавать при заполнении устройства расширяющимся материалом действие пары сил.

Таким образом, в прототипе усилия передаются по одной оси, а в предложенном устройстве возникает пара сила, которую при соответствующем монтаже устройства у опор конструкции можно использовать для снижения напряжений и прогибов в конструкции.

На фиг.1 представлен общий вид устройства для создания разгружающего момента в строительных конструкциях; на фиг 2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - возможная схема расположения разгружающих устройств на металлических балках; на фиг,5 - разрез В-В на фиг.4; на фиг.6 - возможная схема расположения разгружающих устройств в железобетонной плите с овальными пустотами, разрез; на фиг.7 - эпюры изгибающих моментов от действия равномерно-распределенной нагрузки и разгружающих моментов, образованных парами сил, f v

Устройство для снижения максимальных напряжений и прогибов в строительных конструкциях состоит из толстостенной трубы 1, в которой с противоположных сторон у торцов, по образующей вырезаны два одинаковых кососимметричных сегмента 2, представляющих из себя половину трубы, по торцам, заглушенную металлическими пластинами 3 Внутри толстостенной трубы 1 кососимметрично вварены ребра жесткости 4, которые соединены с центральным металлическим стержнем 5, расположенным по середине площади ее поперечного

сечения на всю длину. Ребра жесткости 4 делят трубу 1 на две кососимметричные емкости. Центральный металлический стержень 5 имеет по концам резьбу, на которую

одеваются крышки 6, представляющие собой плоский полукруг, равный половине площади поперечного сечения трубы 1. Крышки 6 при помощи шайб 7, одетых на стержень 5, и гаек 8, закрепляют к торцам

трубы 1 устройства. Перед закрытием последней крышки 6 на одном из торцов устройства внутренний объем трубы 1 заполняют расширяющимся веществом например, НРС-1.

НРС-1 - смесь веществ, состоящая из окиси кальция 60-90 процентов от общей массы и отходов целлюлозно-бумажного производства. При затворении рабочей силы количества воды в ней должно быть от 28

до 30 процентов от массы НРС-1. Смесь соответствует ТУ-21-53-22-86. ,

Устройство для снижения максимальных напряжений и прогибов закрепляют непосредственно на разгружаемую

конструкцию у опор (фиг.4 и фиг.б). На металлических балках устройство закрепляют непосредственно у нейтральной оси между косынками 10, равноудаленными от нейтральной оси балки. В железобетонных пли

тах с круглыми пустотами (фиг.6) разгружающие устройства устанавливаются у торцов в круглые каналы плиты, усилия передаются на плиту через прокладки 11, которые обеспечивают рациональную работу каждого устройства.

Устройство работает следующим образом. Разгружающее устройство, закрепленное к конструкции (фиг.4 и фиг.6), из-за расширения раствора НРС-1 передает усилия через сегменты 2 на косынки 10 (фиг.4) или прокладки 11 (фиг.6), разгружаемых строительных конструкций. Ребра Жесткости 4 и центральный стержень 5 устройства обеспечивает заранее запланированную

передачу усилий в виде момента, образованного парой сил.

Усилие, вызванное напряжениями от расширения НРС-1, определено из выраже- ния:

.. 2ahrli .. кН

где а - напряжение, вызванное расширение НРС-1 внутри Устройства, г - внутренний радиус отрезка трубы предложенного устройства;

И - длина раздвижных сегментов уст- ройбтва, м.

Плечо (21) пары сил N определяется, исходя из общей длины разгружающего устройства по формуле: 21 - И/2

Максимальный разгружающий момент, вызванный силами N, определяется по формуле:

M N 21, кНм

.Предложенное устройство создает в конструкции разгружающие моменты, позволяющие значительно снизить суммарные изгибающие моменты, так как моменты, вызванные предложенным устройством имеют противоположные знаки моментам, вызванным действующей нагрузкой на конструкцию.

Экспериментальные исследования полностью подтвердили работоспособность предложенного устройства для снижения максимальных напряжений и прогибов в строительных конструкциях без изменения их первоначальной конструктивной схемы. При этом снижается стоимость, трудоемкость и материалоемкость работ примерно

3

3

J

0

5

0

на 10-14 процентов по сравнению с известными подобными работами.

Формула изобретения Устройство для снижения максимальных напряжений и прогибов в строительной конструкции, включающее трубу с раздвижными круговыми сегментами, заполненную расширяющимся веществом, размещенную на строительной конструкции и взаимодействующую с ней через ребра жесткости, о т- личающееся тем, что, с целью снижения стоимости, трудоемкости и материалоемкости при расширении функциональных возможностей путем создания разгружающих моментов в напрягаемой конструкции, устройство снабжено заглушками по торцам, равнопрочными ребрами жесткости и центральным стержнем, а сегменты выполнены в виде половины трубы и размещены косо- симметрично по высоте, а ребра жесткости устройства прикреплены кососимметрично к центральному стержню, к концам которого прикреплены торцевые крышки.

А-А

8

N

Использование: для снижения максимальных напряжений и прогибов в строительных конструкциях, загруженных любыми видами нагрузок. Сущность изобретения: устройство для снижения макси- мальных напряжений и прогибов в строительной конструкции включает трубу с раздвижн ыми круговыми сегментами, заполненную расширяющимся веществом, размещенную на строительной конструкции и взаимодействующую С ней через ребра жесткости. Устройство снабжено заглушками по торцам равнопрочными ребрами жесткости и центральным стержнем, а сегменты выполнены в виде половины трубы и размещены кососимметричнопо высоте ребра жесткости устройства прикреплены кососимметрично к центральному стержню, к концам которого прикреплены торцевые крышки. 7 ил. СО

Фиг.З