Точечно опирающееся элементное или плоское бетонное перекрытие - RU2598950C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к точечно опирающемуся элементному или плоскому бетонному перекрытию согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.

В известном из ЕР 1070800 В1 точечно опирающемся элементном или плоском бетонном перекрытии в каждой решетчатой балке арматуры, противодействующей поперечным силам и продавливанию, верхние и/или нижние изгибы между диагональными раскосами выступают за сплошной верхний пояс и/или за сплошной нижний пояс, чтобы образовать в перекрытии эффективно действующие зоны закрепления в бетоне. Очереди диагональных раскосов обычно изогнуты и соответственно имеют ориентированный под углом 90° по отношению к поясам диагональный раскос, а затем наклоненный под углом 45° по отношению к поясам диагональный раскос, так что в концевой области решетчатой балки, подходящей к опоре, ближайший к опоре диагональный раскос может образовывать верхнюю и нижнюю зоны закрепления в бетоне, которые расположены на одинаковом расстоянии от вертикальной оси опоры.

В известных из ЕР 2050887 В1 решетчатых балках для армирования, противодействующего поперечным силам и продавливанию элементных или плоских бетонных перекрытий, отсутствует сплошной верхний пояс. В противоположность этому, в продольном направлении решетчатой балки предусмотрены расположенные друг за другом со свободными промежуточными расстояниями закрепляющие элементы, на которых зафиксированы верхние изгибы очередей диагональных раскосов. В одном варианте выполнения (фиг. 2с) описаны два соседних диагональных раскоса, соответственно расположенных в одном направлении и по существу параллельно друг другу, под углом примерно 45° по отношению к нижними поясам, так что верхняя зона закрепления в бетоне смещена в продольном направлении решетчатой балки по отношению к нижней зоне закрепления в бетоне того же самого диагонального раскоса на очень большую величину, которая примерно соответствует высоте решетчатой балки.

Из DE 102007047616 А1 известна решетчатая балка с двумя нижними поясами, сплошным верхним поясом и двумя очередями диагональных раскосов, в которых соответственно наклоненный на 90° по отношению к поясам диагональный раскос следует за диагональным раскосом, наклоненным на 45°. Образованные в области мест фиксации диагонального раскоса, наклоненного на 90°, зоны закрепления в бетоне расположены друг над другом, без смещения в продольном направлении решетчатой балки.

Согласно немецким общим строительным допускам при применении решетчатых балок в качестве арматуры, противодействующей продавливанию, в зависимости от типа решетчатой балки получаются, например, коэффициенты усиления, по сравнению с плитами или арматурой, противодействующей продавливанию, в размере 1,25 (допуск Z-15.1-38), 1,6 (допуск Z-15.1-289) и 1,7 (допуск Z-15.1-217). Эти допуски основаны на испытаниях строительных элементов на фрагментах перекрытий. Определенные коэффициенты усиления меньше, чем в других известных традиционных системах арматуры, например, содержащих болты с двойной головкой.

Из избранных источников (Бетонное и железобетонное строительство 98, (2003), номер 6) известны опыты с решетчатыми балками в качестве арматуры, противодействующей продавливанию. В этих опытах в бетонной плите, начиная от края опоры, возникали крутые, направленные от опоры трещины, которые пересекали расположенные вблизи опоры вертикальные стержни решетчатой балки лишь в верхней области или же проникали выше решетчатой балки. Вследствие этого зона сжатия бетона в области нижних поясов решетчатой балки была сильно повреждена. Поэтому эффективность арматуры, противодействующей продавливанию, была сильно ограничена.

При помощи решетчатых балок согласно ЕР 2050887 В1 могут быть достигнуты лучшая эффективность арматуры и более высокие коэффициенты усиления, противодействующие продавливанию бетонных плит, чем при помощи решетчатых балок согласно ЕР 1070800 В1. Однако в современных зданиях могут быть предъявлены еще более высокие требования к эффективности арматуры и достижимым коэффициентам усиления, противодействующим продавливанию бетонных плит, которые не могут быть реализованы при помощи этих известных решетчатых балок.

В основе изобретения лежит задача создать точечно опирающееся элементное или плоское бетонное перекрытие с еще лучшей эффективностью арматуры и более высокими коэффициентами усиления, противодействующими продавливанию.

Поставленная задача решена при помощи признаков п. 1 формулы изобретения.

Вследствие специфических различных, но одинаково направленных наклонов вверх по направлению к вертикальной оси опоры соответственно двух следующих друг за другом диагональных раскосов, из них по меньшей мере ближайший к опоре диагональный раскос проходит по отношению к нижним поясам под более крутым углом <90°, чем более удаленный от опоры со своим более пологим, по меньшей мере на 10°, углом ≥45°. Вследствие одинаково направленных наклонов вверх, по направлению к опоре, по меньшей мере в ближайшем к опоре диагональном раскосе образуется выступание в продольном направлении решетчатой балки каждого верхнего места фиксации за нижнее место фиксации, которое меньше, чем высота решетчатой балки. Результатом этой комбинации признаков является, в том числе, преимущество, состоящее в том, что, например, трещина, исходящая в перекрытие от вертикальной проекции боковой поверхности опоры, пересекается в перекрытии очередью раскосов, и создается препятствие ее распространению. Зона сжатия бетона в области нижних поясов не повреждается. В общей сложности, благодаря новому типу формы решетчатой балки и расположению решетчатой балки по отношению к опоре неожиданным образом получается лучшая эффективность арматуры, и при помощи таких решетчатых балок могут быть достигнуты более высокие, чем прежде, коэффициенты усиления, противодействующие продавливанию бетонных плит, что было подтверждено практическими опытами в сравнении с решетчатыми балками, например, согласно ЕР 1070800 В1 или ЕР 2050887 В1, хотя причины улучшения не были точно известны.

Это выполнение реализуется не только посредством специфического угла по меньшей мере ближайшего к опоре и последующего диагональных раскосов, но и может при необходимости образовываться посредством специфического разрезания предварительно изготовленных решетчатых балок в различных местах в продольном направлении, или получаться из комбинации этих конструктивных мероприятий. Это относится к решетчатым балкам, содержащим по меньшей мере один сплошной верхний пояс или содержащим разделенные свободными промежуточными участками, расположенные друг за другом закрепляющие элементы, на которых зафиксированы верхние изгибы очереди (очередей) диагональных раскосов, например, приварены.

Особенно хорошие результаты для опор, имеющих четырехугольное, многоугольное или круглое поперечное сечение, получились тогда, когда верхняя зона закрепления в бетоне завершается примерно вместе с вертикальной проекцией боковой поверхности опоры или незначительно смещена за нее по направлению к вертикальной оси опоры, в то время как нижняя зона закрепления в бетоне того же самого ближайшего к опоре диагонального раскоса отстает от вертикальной проекции боковой поверхности опоры.

Многообещающие результаты обнаружились также тогда, когда нижняя зона закрепления в бетоне имеет расстояние от вертикальное проекции боковой поверхности опоры лишь примерно 2 см, и/или выступание верхней зоны закрепления в бетоне за нижнюю зону закрепления в бетоне по меньшей мере приблизительно соответствует расстоянию нижней зоны закрепления в бетоне от вертикальной проекции боковой поверхности опоры.

Более крутой угол наклона по меньшей мере ближайшего к опоре диагонального раскоса должен составлять примерно от 70° до 85° по отношению к нижним поясам, в то время как более пологий угол наклона по меньшей мере последующего удаленного от опоры диагонального раскоса должен составлять от 45° до 75°. Чем круче угол ближайшего к опоре диагонального раскоса, тем круче может быть также угол удаленного от опоры диагонального раскоса, однако в любом случае примерно на 10° более пологим, чем более крутой угол.

Улучшенная эффективность арматуры и особенно высокие коэффициенты усиления могут быть также достигнуты, если поверхность диагональных раскосов и/или поясов является ребристой. Благодаря этому образуется улучшенное сцепление с бетоном.

Кроме того, именно для предотвращения повреждений в зоне сжатия бетона в нижних поясах является важным, чтобы диаметр по меньшей мере нижних поясов был больше, чем диаметр очереди диагональных раскосов. Диаметр нижних поясов должен составлять по меньшей мере 10 мм, при этом диагональные раскосы имеют, например, диаметр приблизительно 9 мм.

В одном рациональном варианте выполнения с арматурой в опоре выступание верхней зоны закрепления в бетоне за нижнюю зону закрепления в бетоне ближайшего к опоре диагонального раскоса должно по меньшей мере приблизительно соответствовать расстоянию нижней зоны закрепления в бетоне от вертикальной проекции боковой поверхности опоры, с добавлением величины, которая соответствует по меньшей мере части размера перекрывания бетоном арматуры в опоре.

В одном рациональном варианте выполнения элементное или плоское бетонное перекрытие выполняют из предварительно изготовленных бетонных плит с бетонным покрытием, при этом соответствующая решетчатая балка забетонирована в бетонную плиту. При этом выступание верхней зоны закрепления в бетоне ближайшего к опоре диагонального раскоса должно относительно точно соответствовать расстоянию края бетонной плиты от вертикальной проекции боковой поверхности опоры и/или максимум соответствовать расстоянию края бетонной плиты от ближайшей к краю арматуры в опоре.

В варианте выполнения со стыками между бетонными плитами выступание должно соответствовать максимум примерно половине ширины стыка между двумя соседними бетонными плитами.

В варианте выполнения с закрепляющими элементами они должны быть предварительно изготовленными фасонными элементами или элементами пояса, которые на обоих концах выступают в продольном направлении решетчатой балки за верхние изгибы и таким образом способствуют образованию верхней зоны закрепления в бетоне.

Следующие рациональные варианты выполнения содержатся в зависимых пунктах формулы изобретения.

Предмет изобретения поясняется ниже при помощи чертежей. На них изображено:

фиг. 1 - вид сбоку решетчатой балки в концевой области,

фиг. 2 - вертикальное сечение в соответствии с фиг. 1,

фиг. 3 - другой вариант выполнения концевого участка решетчатой балки,

фиг. 4 - вертикальное сечение в соответствии с фиг. 3,

фиг. 5 - вид сбоку элементного или плоского бетонного перекрытия с точечным опиранием и арматурой, противодействующей поперечным силам и продавливанию, содержащей по меньшей мере одну решетчатую балку согласно фиг. 1 и 2,

фиг. 6 - вид сверху в соответствии с фиг. 5,

фиг. 7 - следующий вариант выполнения бетонного перекрытия с точечным опиранием на виде сбоку,

фиг. 8 - вид сверху в соответствии с фиг. 7,

фиг. 9 - следующий вариант выполнения бетонного перекрытия с точечным опиранием на виде сбоку,

фиг. 10 - вид сверху в соответствии с фиг. 9,

фиг. 11 - вид сбоку концевого участка следующего варианта выполнения решетчатой балки без сплошного верхнего пояса, содержащего разделенные свободными промежуточными пространствами и расположенные в продольном направлении друг за другом закрепляющие элементы для верхних изгибов очередей раскосов, и

фиг. 12 - вид сверху в соответствии с фиг. 11.

На фиг. 1 и 2 показана решетчатая балка 1 на виде сбоку и в вертикальном сечении, которая в качестве элемента арматуры, противодействующей поперечным силам и продавливанию, может быть заделана в элементное или плоское бетонное перекрытие BD (фиг. 5). Решетчатая балка 1 имеет два прямолинейных, сплошных и параллельных нижних пояса U, две очереди D диагональных раскосов (альтернативно лишь одну очередь диагональных раскосов, не показано) и прямолинейный сплошной верхний пояс О. Поперечное сечение решетчатой балки 1 является, например, треугольным. Очереди D диагональных раскосов, совпадающие при определенных обстоятельствах на виде сбоку, зафиксированы, например, внизу изнутри на нижних поясах U, а вверху снаружи на верхнем поясе О в верхних и нижних местах SU, SO фиксации (точках сварки). Каждая очередь D диагональных раскосов изогнута регулярным образом, например, так, что образуются в значительной мере однотипные диагональные раскосы S1, S2, которые соответственно соединены друг с другом через верхние и нижние изгибы 11, 12, и наклонены в одинаковом направлении вверх по направлению к концу решетчатой балки 1 под различными углами, что показано на фиг. 1 справа. Эта концевая область соответствует в бетонном перекрытии BD (фиг. 5) опоре Т для точечного опирания перекрытия таким образом, что диагональные раскосы S1, S2 наклонены в одинаковом направлении вверх по направлению к вертикальной оси А опоры.

По меньшей мере ближайший к опоре диагональный раскос S1 (с тем условием, что решетчатая балка 1 своей изображенной концевой областью подходит к опоре) наклонен по отношению к нижнему и верхнему поясам U, О по направлению к опоре Т под углом α1, который меньше 90° и составляет примерно от 70° до 85°. В противоположность этому, последующий, удаленный от опоры диагональный раскос S2 наклонен по отношению к поясам О, U вверх по направлению к опоре Т хотя и с таким же направлением, но под более пологим углом α2, который составляет примерно от 45° до 75°, однако является по меньшей мере на 10° более пологим, чем более крутой угол α1. Верхние изгибы 11 между диагональными раскосами S1, S2 значительно выступают за верхний пояс О вверх, в то время как нижние изгибы 12 либо завершаются вместе с нижними поясами U, либо незначительно выступают за них вниз (как изображено). При этом одинаковое направление означает, что углы α1, α2<90° и ≥45°, однако они отличаются друг от друга, то есть оба диагональных раскоса S1, S2 наклонены вверх, к одному и тому же концу решетчатой балки.

С целью еще лучшего закрепления в бетоне поверхность очередей D диагональных раскосов и/или поясов U, О может иметь ребристую структуру 9 или же 8. В области конца концевой элемент 14 верхнего пояса О выступает, например, за место SO фиксации, в то время как нижние пояса U, например, обрезаны вплотную позади нижних мест SU фиксации (или при определенных обстоятельствах проведены дальше, не показано).

Таким способом либо посредством только изгибов, либо совместно с закрепляющим элементом 10 (фиг. 11 и 12), или совместно с выступающим элементом 14, 13 пояса и местами SO, SU фиксации (точками сварки) образуются верхняя и нижняя зоны VO, VU закрепления в бетоне.

Кроме того, вследствие наклонов с одинаковым направлением диагональных раскосов S1, S2 вверх и по направлению к опоре Т и более крутого угла α1 ближайшего к опоре диагонального раскоса S1, в бетонном перекрытии BD для ближайшего к опоре диагонального раскоса S1 верхняя зона VO закрепления в бетоне выступает в продольном направлении решетчатой балки 1 за нижнюю зону VU закрепления в бетоне, с выступанием UV на фиг. 1. Для ближайшего к опоре диагонального раскоса S1 расстояние между местами SO фиксации на верхнем поясе О и SU на нижнем поясе U также соответствует, например, выступанию UV, если (в качестве теоретического предположения) в качестве верхней зоны VO закрепления в бетоне и нижней зоны VU закрепления в бетоне соответственно приняты места SO, SU фиксации диагонального раскоса S1 с соответствующим поясом О, U.

В решетчатой балке на фиг. 1 комбинация диагональных раскосов, содержащая S1, S2 и α1, α2, повторяется в продольном направлении решетчатой балки по меньшей мере еще раз, а предпочтительно регулярно по всей длине решетчатой балки.

Диаметры поясов U, О и очередей D диагональных раскосов обозначены как d1 и d2. Принципиальным является то, что диаметр d1 должен быть больше, чем диаметр d2, при этом предпочтительно диаметр d1 нижних поясов U должен составлять по меньшей мере 10 мм, а диаметр очереди D диагональных раскосов примерно 9 мм.

В варианте выполнения решетчатой балки 1 на фиг. 3 и 4 для диагональных раскосов S1, S2 предусмотрены по существу такие же углы α1, α2, которые описаны выше. Однако в настоящем варианте верхние изгибы 11 очередей D диагональных раскосов завершаются по существу заподлицо с верхней стороной верхнего пояса О.

На фиг. 5 и 6 показана решетчатая балка 1 в качестве части противодействующей поперечным силам и продавливанию арматуры В бетонного перекрытия (элементного или плоского перекрытия) с сопоставлением решетчатой балки 1 с опорой Т. Хотя показана лишь одна решетчатая балка 1, опоре Т может быть сопоставлено несколько решетчатых балок 1 в бетонном перекрытии BD. В показанном варианте выполнения опора Т имеет квадратное поперечное сечение с боковыми поверхностями 3 и вертикальной осью А, однако она может также иметь прямоугольное, многоугольное, или круглое поперечное сечение и может быть оснащена (не показано) арматурой (фиг. 9 и 10). Однотипные решетчатые балки 1 могут быть также расположены параллельно и смонтированы сбоку и параллельно другому краю 3 опоры и проходить вплоть до области опоры Т или за ее пределы. На фиг. 6 решетчатая балка 1 подходит перпендикулярно к вертикальной проекции боковой поверхности 3 опоры и по существу к вертикальной оси А опоры. Расстояние AS верхней зоны VO закрепления в бетоне от вертикальной проекции боковой поверхности 3 опоры меньше, чем расстояние нижней зоны VU закрепления в бетоне ближайшего к опоре диагонального раскоса S1 от вертикальной проекции боковой поверхности 3 опоры. На фиг. 6 обозначено расстояние AS на просвет.

На фиг. 7 и 8 показан предпочтительный вариант выполнения бетонного перекрытия BD. В настоящем варианте верхняя зона VO закрепления в бетоне относительно точно завершается вместе с вертикальной проекцией боковой поверхности 3 опоры. Таким образом, расстояние AS по существу равно нулю. Расстояние нижней зоны VU закрепления в бетоне от вертикальной проекции боковой поверхности 3 опоры соответствует выступанию UV, например, согласно фиг. 1 и 3.

На фиг. 7 штриховой линией 4 обозначен наружный край предварительно изготовленной бетонной плиты 6, в которую забетонирована решетчатая балка 1, так что нижняя зона VU закрепления в бетоне ближайшего к опоре диагонального раскоса S1 расположена внутри бетонной плиты 6. При этом выступание UV может соответствовать расстоянию между краем 4 бетонной плиты 6 и вертикальной проекцией боковой поверхности 3 опоры. Расположение нижней зоны VU закрепления в бетоне на фиг. 7 предпочтительно относится к выполнению железобетонного перекрытия с предварительно изготовленными тонкими железобетонными плитами 6, в которые уже забетонирована нижняя часть арматуры В, противодействующей продавливанию, и которые монтируют с расстоянием (см. край 4) по отношению к вертикальной проекции боковой поверхности 3 опоры Т. Если бетонную плиту 6 укладывают на опору Т, или всю конструкцию изготавливают без готовых бетонных плит, то нижний пояс U решетчатой балки 1 может также проводиться по всей нижней зоне VU закрепления в бетоне вплоть до вертикальной проекции боковой поверхности 3 опоры или еще дальше, вплоть до расположения над опорой Т.

На фиг. 9 и 10 показан следующий вариант выполнения, в котором верхняя зона VO закрепления в бетоне ближайшего к опоре диагонального раскоса S1 решетчатой балки 1 расположена над опорой Т, то есть в пределах вертикальной проекции боковой поверхности 3 опоры. Таким образом, расстояние AS верхней зоны VO закрепления в бетоне от вертикальной проекции боковой поверхности 3 опоры является отрицательным.

На фиг. 9 и 10 также показана арматура 5 опоры Т. Эта арматура 5 или же ее вертикальные стержни 5а и/или обозначенные скобы 5b имеют заданное расстояние от боковой поверхности 3 опоры, то есть так называемое перекрытие 7 бетоном. На фиг. 9 и 10 верхняя зона VO закрепления в бетоне ближайшего к опоре диагонального раскоса S1 выступает относительно точно на размер перекрытия 7 бетоном за вертикальную проекцию боковой поверхности опоры по направлению к вертикальной оси А опоры и вплоть до расположения над опорой Т. Этим показанным выступанием может быть максимальная величина предпочтительного варианта выполнения, то есть верхняя зона VO закрепления в бетоне должна размещаться в пределах вертикальной проекции перекрытия 7 бетоном.

Если бетонные плиты 6, что зачастую является обычным, монтируют со стыками между их краями 4, то верхние зоны VO закрепления в бетоне диагональных раскосов S1 выступают наружу за два противоположных края бетонных плит, и может произойти столкновение этих зон закрепления в бетоне. Поэтому в данном случае выступание UV должно быть ограничено примерно до половины ширины стыка. Ширина стыка зачастую составляет 4 см, однако при этом возможны также другие величины ширины стыка. При ширине стыка 4 см выступание должно составлять примерно 2,0 см.

Выполнение решетчатой балки осуществляет в арматуре В, противодействующей продавливанию, эффективное усиление зоны сжатия бетона бетонной плиты и предотвращает таким образом преждевременный выход из строя. Предпочтительно номинальный предел текучести применяемых компонентов арматуры может составлять 500 Н/мм². Дополнительные свойства материала соответствуют свойствам традиционных стержней арматуры. Однако могут применяться также стержни арматуры с другими и лучшими свойствами материала. Возможна комбинация решетчатой балки нового типа с другими элементами арматуры и такими же решетчатыми балками с другим расположением по отношению к плоскости приложения нагрузки или же к опоре, например, в том случае, когда дополнительные решетчатые балки расположены параллельно краю опоры или же параллельно вертикальной проекции боковой поверхности 3 опоры.

Вариант выполнения решетчатой балки 1 на фиг. 11 и 12 не имеет сплошного верхнего пояса, а вместо сплошного верхнего пояса он содержит расположенные друг за другом в продольном направлении со свободными промежуточными пространствами Z закрепляющие элементы 10, которые выполнены в виде фасонных элементов или участков пояса и на которых соответственно верхние изгибы 11 обоих диагональных раскосов S1, S2 приварены (место SU фиксации) или зафиксированы другим способом, например, защелкнуты. Каждый закрепляющий элемент 10 выступает в продольном направлении решетчатой балки 1 за изгиб 11, так что образованная, например, в области точки SO сварки верхняя зона VO закрепления в бетоне ближайшего к опоре диагонального раскоса S1 имеет выступание UV по отношению к нижней зоне VU закрепления в бетоне на каждом нижнем поясе U. Решетчатая балка 1 на фиг. 11 и 12 может монтироваться по отношению к опоре Т точечного опирания аналогично предшествующим вариантам выполнения бетонного перекрытия BD.

Реферат

Изобретение относится к области строительства, в частности к плоскому бетонному перекрытию, содержащему арматуру, противодействующую поперечным силам и продавливанию. В арматуру включена подходящая к вертикальной оси опоры решетчатая балка, содержащая нижние пояса и один сплошной верхний пояс или расположенные с промежуточными расстояниями закрепляющие элементы, а также по меньшей мере одну очередь диагональных раскосов, содержащую соответственно расположенные между двумя следующими друг за другом диагональными раскосами верхний и нижний изгибы. Изгибы зафиксированы в местах фиксации, диагональные раскосы наклонены в одинаковом направлении вверх, по направлению к опоре, и ближайший к опоре диагональный раскос наклонен по отношению к нижним поясам с более крутым углом. Удаленный от опоры диагональный раскос наклонен с более пологим углом, таким образом, что из зон закрепления в бетоне, образованных ближайшим к опоре диагональным раскосом, верхняя зона закрепления в бетоне расположена ближе к вертикальной оси опоры, чем нижняя зона закрепления в бетоне. 16 з.п. ф-лы, 12 ил.

Формула