Дугообразная балка Советский патент 1980 года по МПК E04C3/00 

(54) ДУГООБРАЗНАЯ БАЛКА

1

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве несущих конструкций как в обычном, так и сейсмическом строительстве, а также на объектах воспринимающих вибродинамические нагрузки.

Известна железобетонная балка дугообразной формы, содержащая монолитные блоки 1.

Недостаток ее - наличие разнозначных напряжений при статической нагрузке.

Наиболее близким к изобретению является балка, .состоящая из блоков, соединенных предварительно напряженной арматурой, блоки которой выполнены из отдельных пластин, расположенных на арматурном стержне перпендикулярно к нему, и соединены между собой клинообразными элементами, а торцовые блоки на краях снабжены упорами, причем клинообразные элементы симметрично расположены относительно геометрического центра балки. По сравнению с монолитными блоки из пластин значительно лучше работают при разнозначных нагрузках, а пластины блоков на большей части своей площади подвергаются всестороннему обжатию, что значительно повышает несущую способность балки 2.

Однако в этой конструкции балки не все возможности использованы для более полного всестороннего обжатия материала пластин блоков с учетом работы при разнозначных нагрузках и получении более высокой несущей способности.

Цель изобретения - увеличение несущей способности балки.

Поставленная цель достигается тем, что

10 в балке, содержащей блоки из пластин, клинообразные элементы между блоками и предварительно напряженную стержневую свободно скользящую рабочую арматуру с упорами на торцах крайних блоков, клинообразные элементы выполнены усеченными с

15 криволинейными поверхностями двух непараллельных сторон так, что на середине высоты элемента поверхности его выпуклые и плавно переходящие в вогнутые с отверстиями под предварительно напряженную арма20 ГУРУКроме того, пластины блоков, прилегающие к клинообразным элементам, выполнены из тонкого (например, 0,1 - 1 мм) и пластичного материала (например, полиэтилена).

а пластины в середине блоков и на концах крайних блоков со стороны упоров выполнены из более жесткого и большей толщины (например, в десять раз) материала.

На фиг. 1 изображена предлагаемая дугообразная балка, общий вид; на фиг. 2 - конечный блок балки с упором; на фиг. 3 - клинообразный элемент.

Дугообразная балка состоит из блоков 1, соединенных предварительно напряженными стержнями свободно скользящей рабочей арматуры 3 с упорами на торцах 4 и пропущенных через отверстия в блоках. Блоки соединены между собой клинообразными 01. ементами 2 с отверстиями под арматуру 3.

Сборка дугообразной балки начинается с приварки с одной стороны к торцам рабочей арматуры 3 упора 4. Затем следует нанизывание (см. фиг. 1) сначала толстых пластин, примерно на 75% длины блока, затем тонких пластин, после чего монтируется клинообразный элемент. Так собирается первый блок слева (фиг. 1). Сборка последующих блоков начинается с монтажа сначала тонких пластин, потом толстых, за ними следуют опять тонкие пластины и клинообразный элемент. Конечный блок справа после последнего фиксатора монтируется сначала из тонких пластин, примерно на 25% его длины, затем из толстых пластин. После этого балка обжимается на специальном стенде так, что тонкие пластины, прилегающие к клинообразным элементам, принимают их криволинейную поверхность, а вся балка приобретает дугообразную форму, в этот момент приваривается к торцам раоо, чей арматуры второй упор 4. После остывания металла снимается с балки приложенная внещняя нагрузка и вступают в работу при этом все детали балки: пластины сохраняют деформацию, стержни рабочей арматуры предварительно напряжены, клинообразные элементы придают балке в целом дугообразный вид и обеспечивают работу всех пластин на обжатие, а рабочей арматуры на растяжение, упоры 4 сохраняют внутренние напряжения в материале деталей балки.

При статической нагрузке Р происходит дальнейщее обжатие пластин и клинообразных элементов до появления пластических деформаций в рабочей арматуре.

Работа балки при разнозначных нагрузках обеспечивается переменными по знаку деформациями, в первую очередь тонкими пластичными пластинами вокруг жесткого силового ядра - выпуклости клинообразного элемента, а затем в его вогнутостях, верхней или нижней, в зависимости от знака нагрузки.

Работа балки при вибродинамических нагрузках характеризуется их демпфированием и гашением колебаний путем отражения многочисленными поверхностями пластин, особенно тонких, обладающих пластическими свойствами.

В результате экспериментальных испытаний установлено, что предложенная конструкция балки позволяет увеличить несущую способность балки, определяемую механическими характеристиками рабочей арматуры.

От использования изобретения следует ожидать надежной работы при разнозначных нагрузках и повышенной несущей способности за счет образования силовых узлов, создаваемых в пластинах криволинейными поверхностями клинообразных элементов, уменьщения расходов на производство за счет его автоматизации; высокого качества готовых изделий при наличии 100%-ного контроля готовой продукции под нагрузкой; экономии металла из-за отсутствия дополнительной арматуры в блоках и незначительного его расхода на армирование клинообразных элементов; меньшей материалоемкости при наличии обжатия пластин и упрочнения их материала в 5-6 раз по сравнению с железобетонными балками, рассчитанными

для работы при сравнимых нагрузках; уменьшения нагрузок на рабочую арматуру в результате наличия эффекта опор по предварительным данным на 15%.

Формула изобретения

стержневую свободно скользящую рабочую арматуру с упорами на торцах крайних блоков, отличающаяся тем, что, с целью увеличения несущей способности балки, клинообразные элементы выполнены усеченными с криволинейными поверхностями двух не параллельных сторон, причем на середине высоты элемента поверхности этих сторон выпуклые плавно переходящие в вогнутые, с отверстиями под предварительно напряженную рабочую арматуру.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 607916, кл. Е 04 С 3/00, 1978.