Строительный элемент - RU2121046C1

Чертежи

Показать все 22 чертежа(ей)

Описание

Настоящее изобретение относится к сборному строительному элементу, предпочтительно из бетона, и касается, более конкретно, новой конструкции решетчатой стенки для конструктивного применения в качестве усилителей и нового типа проволоки для сборных усилителей, имеющих, кроме того стенку, состоящую из проволоки, стержней или из полосы, изогнутых зигзагообразно или подобным образом.

Изобретение направлено на снижение себестоимости каркаса и обеспечение возможности получения больших пролетов при удобстве, лучшем распределении воздуха при отоплении, что, в свою очередь, позволяет экономить энергию благодаря теплым полам, обеспечивающим снижение потребной температуры в помещении и обеспечению благоприятного режима работы теплового насоса, являющихся частью отопительной системы.

Настоящее изобретение позволяет без каких-либо дополнительных затрат изготавливать строительные элементы с желаемой начальной положительной стрелой прогиба элемента.

Сборные строительные элементы, например из железобетона, изготавливаются в большинстве случаев по экономическим и другим практическим соображениям в заводских условиях. После изготовления готовые сборные строительные элементы транспортируют к рабочей строительной площадке. Для упрощения грузовых операций их предпочитают транспортировать уложенными горизонтально друга на друга.

Применяемые в настоящее время подобные строительные элементы, имеющие усилители, или требуют дополнительной опоры только в одном направлении для восприятия проектной нагрузки. Для восприятия поперечных сил при транспортировке такой строительный элемент должен иметь поперечное усиление, что приводит к увеличению стоимости и затрудняет монтаж коммуникаций в поперечных перекрытиях.

Несущие балки с гнутыми стенками чувствительны к таким поперечным силам.

В качестве примера применяемой в настоящее время строительной технологии можно привести ажурный элемент с полкой балки из арматурных стержней. Во избежание разрушения слабого стержня полки при нагружении этот строительный элемент снабжен двумя плоскими гнутыми стенками, прикрепленными попарно к стержню и расположенными под углом друг к другу. В поперечном сечении эти две стенки образуют ферму для восприятия поперечной силы в сечении. При этом важно разместить гнутые участки рядом друг с другом, так как стержень полки не способен нести нагрузку от изгибающих усилий. Ажурный элемент используют в качестве бетонируемой опалубки при бетонировании мощных бетонных панелей. (GB, заявка, 1424755, кл. E 04 C 5/06, 1975).

Весьма важно также обеспечить надежное сцепление между стенками строительного элемента и полкой или плитой. Свежеформованная плита особенно чувствительная при подъеме из формы. Конструкция элемента плоскими стенками позволяет производить подъем за усилители, а именно за гнутые участки стенки в местах соединения с полкой. При этом гнутые участки стенки плиты нагружаться и обеспечивают восприятие нагрузки благодаря опиранию стержня на гнутые участки. Этот стержень расположен поперек пролета строительного элемента и не участвует в восприятии нагрузки.

При изготовлении строительного элемента желательно, кроме того, придать ему некоторый начальный положительный прогиб для компенсации прогиба от собственного веса и нагрузки. Преимущественно положительного прогиба заключается в том, что можно рассчитать сечение элемента по прочности, а не по деформации.

Положительный прогиб желателен при использовании верхней поверхности в качестве пола, особенно у стен, где имеет место повышенная деформация под действием мебели. Когда поверхность элемента образует потолок, можно допустить ограниченный прогиб, а при использовании в самом нижнем перекрытии здания прогиб вниз не имеет существенного значения. При повороте строительного элемента плитой вниз и усилителем вверх для придания элементу положительного прогиба достаточно изогнуть усилитель. Усилителю придают положительный прогиб при изготовлении с тем, чтобы он выпрямился под действием проектной нагрузки. То же самое происходит при применении строительного элемента в качестве ограждения, например, подпорной стенки. Наличие незначительного прогиба с невидимой стороны не имеет значения, в то время как важно иметь ровную наружную поверхность.

Если же стеновой строительный элемент обращен плитой наружу и усилителем внутрь, то вполне достаточно задать усилителю соответствующий прогиб для получения нужной деформации. Это обеспечивается приданием в процессе изготовления стенового элемента такой формы усилителю, при которой он распрямляется под действием нагрузки.

При возможности придания полке необходимого прогиба независимо от плиты можно использовать плоские формы для изготовления строительных элементов, что дает значительные экономические выгоды.

При известной технологии можно придать прогиб усилителю и полке, но при постоянной высоте усилителя гнутые участки будут заделаны в плиту на разной глубине. Из-за воздействия атмосферных факторов и для предотвращения коррозии, необходимо иметь защитный слой на стороне плиты, противоположной усилителю.

Гнутые участки стенки также должны быть заделаны в плите на определенную минимальную глубину для обеспечения требуемой прочности. Для выполнения этого требования при существующей технологии и при наличии начального прогиба стенок плиту при формовке необходимо делать толще, чем плоскопараллельный элемент.

В некоторых случаях нет необходимости в использовании полок в виде элементов крепления для облицовки. В качестве примера можно назвать межквартирные перегородки. При этом перекрытие используется только в качестве опоры для пола, уложенного на виброизоляторах поверх полок. Поэтому полки усилителей можно изготовить из жесткого листового материала, например из бетона или железобетона.

Одной из целей настоящего изобретения является придание строительному элементу прочности, необходимой для восприятия поперечных сил, возникающих во время транспортировки.

Эта цель достигается при применении одной стенки в виде продольного уголка, например, при попеременно отогнутых в противоположные стороны гнутых участках и при расположении гнутых участков в разных плоскостях. Эти две плоскости пересекаются в полке в поперечном сечении и образуют друг с другом угол. Гнутые участки, расположенные на линии пересечения плоскостей, изогнуты или скручены и закрепляют в полке. Противоположные гнутые участки также скручены и заделаны в плите. Таким образом, получается ферма, предназначенная для восприятия поперечных сил. При этом усиление плиты сохраняется благодаря тому, что стенка образует диагональные связи фермы в продольном сечении усилителя. При монтаже коммуникаций внутри элемента, например, канализационных труб, их можно легко пропускать через усилители даже под углом 45^o.

При одном из возможных конструктивных решений применительно к плоскопараллельным строительным элементам (то есть к строительным элементам без положительного прогиба) усилитель выполняют с несколькими стенками. Например, он может иметь две зигзагообразно изогнутые стенки. Эти стенки расположены под углом друг к другу в поперечном сечении и прикреплены к полке. В отличие от других конструкций гнутые участки не должны располагаться рядом друг с другом и могут быть размещены вдоль полки и закреплены по отдельности, что позволяет повысить прочность.

Полка усилителя имеет (или ей придают) жесткость, необходимую для восприятия действующих в плоскости плиты изгибающих и возможно скручивающих усилий, возникающих при заделке. Дополнительные силы, которые могут возникнуть в полке, весьма малы по сравнению с силами, возникающими при нормальной нагрузке. При необходимости площадь поперечного сечения полки можно перераспределить без увеличения площади сечения.

Другой целью настоящего изобретения является придание гнутым участкам заделываемых усилителей такой формы, при которой при подъемных операциях с использованием анкерных стержней обеспечивается перераспределение усилий.

Анкерные стержни следует расположить параллельно пролету строительного элемента для восприятия усилий от нормальной нагрузки.

Целью настоящего изобретения также является придание усилителям положительного прогиба при изготовлении строительного элемента без снижения прочности заделки гнутых участков. Иными словами, при этом сокращается глубина заделки, толщина защитного слоя и тому подобное без увеличения толщины плиты по сравнению с параллелепипедом.

Эта цель может быть достигнута закручиванием плоскости изгиба с последующим изгибом элементов стенки так, чтобы угол между ними постепенно изменялся. При сохранении глубины заделки в плите полка в этом случае автоматически получает положительный прогиб, обеспечиваемый одновременно с формованием плиты в плоской форме.

Еще одной целью настоящего изобретения является получение полки усилителя более рациональным и экономичным способом.

Кроме того, обеспечивается более рациональное изготовление стенки и экономия места при складировании.

Обеспечивается высокая надежность заделки в сочетании стенки, продольной арматуры и формуемой смеси.

Это можно обеспечить при другой схеме гибки стенки.

В качестве материала для изготовления стенки можно использовать выпрямленный пруток или проволоку, намотанную в рулон большого диаметра. При этом необходимо следить за тем, чтобы прямолинейные участки стенки, работающие в качестве диагональных связей формы, не были изогнуты.

В процессе изготовления стенку наматывают в спираль на шаблон в виде металлического листа со скругленными углами или на два параллельно расположенных стержня для получения геликоида.

В последнем случае всю стенку сплющивают с образованием петель на стержнях.

Для получения различных схем гибки, например, в виде треугольника можно использовать несколько шаблонов или стержней.

На этой стадии изготовления можно удобно складировать и перевозить стенки.

При формовании на заводе спиральные стенки растягивают в продольном направлении с получением зигзагообразной формы и с образованием диагональных связей фермы с полкой и плитой. Для растягивания спирали достаточно захватить оба конца прутка и затем растянуть спираль в противоположных направлениях. Сила растяжения распределяется равномерно по всей длине прутка, при этом максимальные напряжения возникают на гнутых участках. Стенка изгибается и скручивается только в этих местах. Прямые участки диагональных связей остаются при этом прямолинейными, а сам пруток автоматически приобретает симметричную форму с равными расстояниями между гнутыми участками.

Когда строительный элемент подвергается воздействию нагрузок, каждая вторая диагональная связь будет растягиваться или сжиматься, или наоборот. Деформирующие усилия, действующие в элементах стенки, если последние находятся в разных плоскостях, будут при этом создавать местные напряжения кручения в полке.

Для получения формы, при которой эти диагональные связи оканчиваются в одной плоскости с образованием указанных петель, предлагается следующий способ.

Намотанные в спираль элементы стенки растягивают в зигзагообразную заготовку на длинных стержнях до смыкания гнутых участков с образованием петель. Эти длинные стержни могут служить продольной арматурой сборных полок.

Петли стенки обеспечивают надежную заделку стенки и арматуры в материале полки.

Арматурные стержни могут также прикрепляться к гнутым участкам стенки сварной с наружной стороны.

Другой способ уменьшения сил кручения, возникающих в полке, состоит в следующем.

Стенку образуют из двух спиралей с правой и левой навивкой. Стенки растягивают, располагают под необходимым углом друг к другу для совмещения при сближении аналогично складыванию рук с выпрямленными пальцами. Для фиксации положения стенок относительно друг друга в гнутые участки вставляют один или несколько продольных стержней. Эти стержни в дальнейшем используется как продольная арматура. Затем заливают бетонную смесь в форму для изготовления полки вместе с введенным в нее пространственным каркасом стенки и изготавливают таким образом усилитель. Зафиксированные стенки, в свою очередь, заливают в строительный элемент.

Стенки строительного элемента выполняют функцию диагональных связей фермы. Проволоки, через одну (то есть каждая вторая проволока) растягиваются, а каждая следующая, сжимается. В поперечном сечении сжатые диагональные связи расположены с одной стороны, а растянутые диагональные связи - с другой (противоположной) стороны. Подобное размещение диагональных связей оказывает скручивающее действие на полки. Для балки с двутавровой формой поперечного сечения (то есть для балки с двумя полками) с такой схемой армирования подобное явление скручивания приводит к значительному снижению прочности.

Именно здесь и заключено одно из важнейших преимуществ настоящего изобретения. Если усилители снабдить двойными стенками с противоположными направлениями намотки, как указано выше, и заделать в полке, обладающей высокой крутильной жесткостью, два крутящих момента будут уравновешены друг с другом.

Указанное выше техническое решение дает также и другие важные преимущества.

Пролет строительного элемента увеличить применением сборного армированного элемента с более высокой прочностью и жесткостью, например железобетона.

Изгиб только полки с целью получения необходимого начального положительного прогиба можно получить без увеличения толщины плиты и без увеличения или уменьшения высоты стенки. Это достигается путем постепенного изменения угла между плоскостями элементов стенки.

При формовании полок с целью придания строительному элементу необходимого начального прогиба форме для формования полки задают необходимую кривизну, а гнутые участки стенки, заделываемые в плиту, фиксируют прямым упором так, чтобы между стенками образовать прямой угол.

Оба элемента стенки также образуют ферму в поперечном сечении, для восприятия поперечных сил.

При выполнении стенок в соответствии с настоящим изобретением продольная арматура плиты выполняет две функции, а именно, заделки элементов стенок и одновременное восприятие нагрузки на плиту.

Продольную арматуру и элементы стенок не следует соединять сваркой или каким-либо другим способом, поскольку элементы стенок охватывают продольную арматуру, и формуемый материал (например бетонная смесь) полки выполняет роль соединительного материала.

Для обеспечения более надежного сцепления между полкой и продольной стержневой арматурой и/или элементами стенок полка при необходимости может иметь непрерывный стержень в виде спирали. Эта спираль может быть навита очень плотно, но с зазором достаточным для входа закрученных элементов стенки с гнутыми участками.

Материал полки при ее изготовлении может также иметь армирование.

Элементы стенок и продольная арматура усилителей могут также крепиться друг к другу сваркой особенно на тех участках, где продольная арматура может размещаться внутри или снаружи гнутых участков элементов стенки.

Гнутые участки могут иметь двойные петли для лучшей заделки и для облегчения растягивания стенки благодаря меньшим деформациям.

Другие схемы гибки в соответствии с настоящим изобретением, которые дают такой же эффект, как указано выше, рассмотрены ниже.

Кроме того, будет приведено описание конструкции строительного элемента со схемой гибки фермы с "бегущей восьмеркой" в поперечном сечении полки. Согнутые в такую восьмерку элементы каркаса в поперечном сечении полки образует ферму с двумя параллельными стержнями и диагональными связями в двух направлениях, вправо и влево, как показано на фиг. 21. Эта конструкция, даже если она выполнена с одним стержнем, расположенным перпендикулярно плите, особенно пригодна для восприятия поперечных сил при перевозке строительного элемента.

Следует отметить, что наклонные стенки не создают какого-либо препятствия для укладки изоляционных материалов на строительный элемент, поскольку в настоящее время широко применяют несвязные изоляционные материалы. Такие изоляционные материалы могут наноситься наддувом или распылением. Существо изобретения поясняющего при рассмотрении прилагаемых чертежей, на которых,
фиг. 1 - вид в плане конструкции стенки 10 для предлагаемого строительного элемента при изготовлении;
фиг. 2 - пространственное изображение стенки 10 для предлагаемого строительного элемента при изготовлении;
фиг. 3 - пространственное изображение строительного элемента с усилителем и плоской стенкой 10;
фиг. 4 - пространственное изображение строительного элемента с усилителем и наклонной стенкой 10;
фиг. 5 - вид в плане конструкции стенки 10 с полкой;
фиг. 6 - вид в плене варианта конструкции гнутых участков 23 стенки 10 с полкой;
фиг. 7 - стенка 11 из прутка, навитого в плоский геликоид против часовой стрелки;
фиг. 8 - стенка по фиг. 7 при продольном растягивании;
фиг. 9 (a, b, c) - поперечное сечение стенки строительного элемента, выполненной из одинарного прутка, навитого по часовой стрелке и имеющего гнутые участки различной формы;
фиг. 10 - вид спереди стенки строительного элемента по фиг. 7;
фиг. 11а - поперечное сечение готового сборного строительного элемента с готовой полкой и одинарной стенкой 11 в виде плоского геликоида;
фиг. 11b - поперечное сечение готового сборного строительного элемента с одинарной стенкой 11 в виде плоского геликоида с образованием петель;
фиг. 11c - поперечное сечение готового сборного строительного элемента с одинарной стенкой 11 в виде плоского геликоида, дополнительно сплющенного с образованием петель;
фиг. 12 - поперечное сечение готового сборного строительного элемента с одиночной уголковой стенкой и с приваренными снаружи продольными стержнями;
фиг. 13 (a, b) - поперечное сечение строительного элемента со стенкой из навитых спаренных прутков с гнутыми участками в виде петель;
фиг. 14 - развертка стенки строительного элемента по фиг. 16;
фиг. 15 - пространственное изображение схемы стержней усиления готового строительного элемента, показанного на фиг. 16;
фиг. 16 - поперечное сечение готового сборного строительного элемента с несколькими стенками, расположенными под углом друг к другу;
фиг. 17 - вид спереди стенки 14 в виде восьмерки;
фиг. 18 - вид спереди стенки 14 в виде восьмерки;
фиг. 19 - пространственное изображение стенки 13, навитой по часовой стрелке в геликоид и сложенной;
фиг. 20 - пространственное изобретение стенки 15 навитой в виде восьмерки и сложенной;
фиг. 21 (a, b, c, d) - поперечное сечение стенки 16 в виде "бегущей полувосьмерки";
фиг. 22 - вид спереди стенки 16 в виде "бегущей полувосьмерки";
фиг. 23a - пространственное изображение стенки 10 со спаренной полкой (из уголков), заделанной в толстую плиту;
фиг. 23b - пространственное изображение стенки 10 со спаренной полкой (из уголков), заделанной в тонкую плиту;
фиг. 23c - пространственное изображение стенки 10 вместе с полкой таврового профиля, заделанной в тонкую плиту.

На фиг. 1, 2 изображен один из вариантов конструктивного выполнения предлагаемого строительного элемента. Элемент 10 стенки плоско согнут в зигзагообразную форму, как показано на фиг. 1 с образованием таких углов в местах изгибов 23, которые должна иметь готовая стенка 10. Шаг противолежащих изгибов 23 должен быть примерно в два раза больше, чем шаг в готовой стенке 10. Затем стенка 10 складывается пополам, как показано на фиг. 3, и сплющивается с образованием поперечно расположенных изгибов 24 и 25, при этом высота стенки 10 становится равной требуемой для изготовления строительного элемента, изображенного на фиг. 3.

Изгибы 23, 24 и 25 находятся в одной и той же плоскости, благодаря чему стержень 5, пропущенный через места изгибов 24 и 25, обеспечивает надежную заделку стенки 10 в плите 1 для восприятия усилий, создаваемых в плите 1 строительного элемента, показанного на фиг. 1.

Стенка 10 может также изготавливаться другим способом, при котором изгибы 23 расположены на одной линии с полкой 2 балки, а изгибы 24 и 25 отогнуты в противоположные стороны, при этом изгибы 24 отогнуты через один в одну сторону и расположены в одной плоскости, а изгибы 25 отогнуты через один в другую сторону и расположены в другой плоскости, и эти плоскости пересекаются с образованием в поперечном сечении угла с вершиной в полке 21 балки. Стержни продольной арматуры при этом можно пропустить через места изгибов 24, 25 (как показано пунктиром на фиг. 4).

При таком способе стенка образует форму усилителя и воспринимает поперечные силы, например, при транспортировке строительного элемента.

Как показано на фиг. 4, в этом варианте выполнения стенки, при котором стенка 10 в поперечном сечении имеет вид уголка благодаря отгибу участков изгиба через один в одной плоскости к отгибу других участков изгиба проволоки в другой плоскости, пересекающихся в зоне полки 2 и образующих угол в поперечном сечении стенки, стенку получают следующим образом. Стенку 10 формируют плоским изгибом с образованием заготовки зигзагообразной формы. Изгибы 23 с одной стороны заготовки фиксируют, а изгибы 23 с другой стороны зигзагообразной заготовки отгибают каждый в противоположную сторону, то есть через один, влево и вправо относительно продольной оси стенки 10. Участки изгиба, расположенные на линии пересечения двух плоскостей и подвергаемые кручению, прикреплены к полке 2. Плоскосогнутые изгибы заделаны в плиту 1. При фиксации изгибов с одной стороны заготовки без возможности поворота и отгибе изгибов стороны заготовки в противоположных направлениях, как указано выше, получаемая стенка обеспечивает размещение заделываемых изгибов в полку на одной линии друг с другом (фиг. 6).

Показанные на фиг. 7-11 стенки (11 и/или 12) можно также изготовить из прутка, которому сначала придана форма спирали, плотно навитой против часовой стрелки, см. , например элемент 11 (фиг. 7), или в направлении часовой стрелки, см., например элемент 12 (фиг. 8), и затем расплющенной, растянутой и затем еще раз расплющенной, как показано на фиг. 7-9 и 11. Такие заготовки можно совместить для получения единой (составной) стенки, образующей в поперечном сечении полки балки угол (β) между ветвями. При этом стенка может также воспринимать усилия, действующие в направлении поперечного сечения полки 13, без ее скручивания, как показано на фиг. 14-16.

Можно также получить другой вариант стенки 13, показанный на фиг. 19, по аналогии с элементом 11 или 12 так, что шаг противолежащих изгибов 24 и 25 примерно в два раза больше расстояния между теми же изгибами в готовой стенке 13. Затем стенку складывают пополам и расплющивают с образованием поперечных отгибов 21. При этом высота стенки 13 получается требуемой по расчету для строительного элемента. Изгибы 21 и 24 образуют одну плоскость, а изгибы 21 и 25 образуют другую плоскость. Эти плоскости образуют между собой угол в поперечном сечении полки 3.

Изображенная на фиг. 17 и 18 стенка 14 может быть изготовлена из прутка, навитого в виде восьмерок, сплющенных в плотно уложенную зигзагообразную заготовку, которую затем растягивают, в результате чего образуются поперечные отгибы. Эта заготовка может быть еще раз расплющена.

Стенку можно изготовить из одной или нескольких стенок 14, которые в поперечном сечении полки образуют угол для восприятия поперечных усилий в поперечном сечении полки 3 без ее скручивания.

Изображенная на фиг. 20 стенка 15 аналогична стенке 14 с тем отличием, что шаг противолежащих изгибов 24 и 25 примерно в два раза больше расстояния между теми же изгибами в готовой стенке 15. Стенку 15 затем складывают пополам и расплющивают с образованием поперечных изгибов 21, при этом высота стенки 13 равна требуемой для данного строительного элемента. Изгибы 21 и 24 образуют одну плоскость, а изгибы 21 и 25 образуют другую плоскость. Эти плоскости образуют угол, благодаря чему стенка способна воспринимать силы, действующие в направлении поперечного сечения полки 3, не допуская при этом ее кручения.

Показанная на фиг. 21 и 22 стенка 16 может быть выполнена из прутка, навитого вокруг двух центров навивки, чередующимися полувитком по часовой стрелке, полувосьмеркой, полувитком против часовой стрелки, полувосьмеркой, полувитком по часовой стрелке и так далее. Эту заготовку расплющивают в плотно навитой зигзагообразный профиль, который затем растягивают с одновременным образованием поперечных отгибов. Заготовку можно при желании расплющить еще раз. Такая конструкция образует ферму в поперечном сечении полки с двумя параллельными стержнями и с диагональными связями, идущими в двух направлениях, а именно, с одной связью, наклоненной вправо, и с одной, наклоненной влево.

Эта конструкция названа выше "бегущей полувосьмеркой".

Стенку можно изготовить из одной или нескольких стенок 16, которые, как показано схематично на фиг. 16, могут образовывать между собой угол в поперечном сечении полки.

Изгибы во всех вариантах конструктивного выполнения стенки балки имеют ту отличительную особенность, что они позволяют воспринимать силы, возникающие или действующие в поперечном сечении полки 3 балки, не допуская при этом кручения полки.

Предлагаемый строительный элемент может быть изготовлен в две стадии. Сначала серийно изготавливают стенки или усилители.

Плиту 1 строительного элемента следует изготавливать (отливать) в плоских формах или в формах с односторонней кривизной. Бетонную смесь заливают в форму с уложенной в нее необходимой арматурой. Зафиксированные усилители можно установить заранее или при формовании. Бетонную смесь подвергают виброуплотнению до обеспечения надежного сцепления бетона с арматурой. Полкам 2 и 3 можно придать требуемую форму для создания необходимого положительного прогиба посредством соответствующего изгиба усилителей.

Регулируя угол стенки в поперечном сечении, можно получить такую форму, при которой участки изгибов будут размещены в плите на заданном уровне при заданной толщине бетонного слоя для получения требуемой прочности и создания необходимого защитного слоя для обеспечения надежной защиты от коррозии арматуры строительного элемента. При этом нет необходимости в увеличении толщины самой плиты 1.

Реферат

Изобретение относится к сборным строительным элементам предпочтительно из бетона и направлено на повышение прочности сборных элементов при транспортировке при снижении себестоимости. Строительный элемент имеет усилитель, состоящий из полки и одной или нескольких стенок, каждая из которых выполнена из стержня, проволоки или полосового материала, согнутых с образованием зигзагообразного профиля вдоль продольной оси полки. Изгибы с одной стороны зигзагообразного профиля прикреплены к полке, а изгибы с другой стороны заделаны в плите или наоборот и повернуты в целях обеспечения надежной заделки и восприятия силовых нагрузок. 9 з.п.ф-лы, 23 ил.

Формула