RU2377372C1

RU2377372C1 - Structural unit

Info

Publication number: RU2377372C1
Application number: RU2008141525/03A
Authority: RU
Inventors: Фарденанд Хамитович Ахметзянов (RU); Фарденанд Хамитович Ахметзянов; Олег Валерьевич Радайкин (RU); Олег Валерьевич Радайкин; Нух Махмутович Якупов (RU); Нух Махмутович Якупов
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2009-12-27

Abstract

FIELD: building.

SUBSTANCE: invention refers to building, particularly to structural unit. The structural unit of beams, spans, crossbars, and trusses type is equipped with a crack interrupter in form of films. Tensile strength of films not less, than three times exceeds that of concrete. Cracks interrupters are arranged parallel to a stretched facet of the unit at the section of its span, within the boundaries of which moment of crack formation of cross section is less, than bending moment for length not more L-2H, where L is length of the structural unit and H is height of its cross section.

EFFECT: increased bearing capacity and durability of bent concrete and reinforced concrete units.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям линейных элементов, работающих на изгиб: балкам, прогонам, ригелям, фермам из бетона или других искусственных каменных материалов, в том числе с арматурой или элементами, работающими на растяжение.The invention relates to construction, and in particular to structures of linear elements working in bending: beams, girders, girders, trusses made of concrete or other artificial stone materials, including with reinforcement or tensile elements.

Известны строительные бетонные и железобетонные элементы в виде балок, прогонов, ригелей, ферм и тому подобных элементов, в которых используется продольное и поперечное армирование из стальной стержневой арматуры, либо эти элементы могут быть вообще неармированными [Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. М.: Стройиздат, 1991 г., стр.129].Known are building concrete and reinforced concrete elements in the form of beams, girders, beams, trusses and the like elements that use longitudinal and transverse reinforcement from steel bar reinforcement, or these elements can be generally unreinforced [Baykov V.N., Sigalov E.E . Reinforced concrete structures. General course. M .: Stroyizdat, 1991, p. 129].

К недостаткам таких элементов относится невозможность регулирования параметров повреждений, развивающихся под нагрузкой. С уровня напряжений, значительно ниже предельных в растянутой зоне, появляются трещины, ориентированные перпендикулярно или под углом к нейтральной оси изгибаемых элементов, и дальнейшее развитие этих трещин, разделяющих элементы на блоки, приводит к преждевременному хрупкому разрушению строительных элементов.The disadvantages of such elements include the inability to control the parameters of damage developing under load. From a stress level much lower than the ultimate stresses in the stretched zone, cracks appear oriented perpendicularly or at an angle to the neutral axis of the bent elements, and the further development of these cracks dividing the elements into blocks leads to premature brittle fracture of building elements.

Из практики известно, что повышение сопротивляемости изгибаемых железобетонных элементов развитию трещин и разрушению может быть осуществлено созданием предварительного напряжения растянутой арматуры [Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. М.: Стройиздат, 1991 г., стр.62], при этом значительно увеличивается трудоемкость изготовления и требуется применение высокопрочной арматуры. В случае неармированного бетонного элемента для повышения его несущей способности требуется увеличить класс бетона либо площадь поперечного сечения элемента, при этом существенно возрастает расход цемента.It is known from practice that increasing the resistance of flexible concrete elements to crack development and fracture can be accomplished by creating prestressing tensile reinforcement [Baykov V.N., Sigalov E.E. Reinforced concrete structures. General course. M .: Stroyizdat, 1991, p. 62], while the complexity of manufacturing is significantly increased and the use of high-strength reinforcement is required. In the case of an unreinforced concrete element, in order to increase its bearing capacity, it is necessary to increase the class of concrete or the cross-sectional area of the element, while the cement consumption increases significantly.

Наиболее близким к предлагаемому является сжатый строительный железобетонный элемент [пат. РФ 2260097, 14.07.2003 кл. Е04С 3/34], который помимо продольной и поперечной стальной арматуры дополнительно снабжен тонкими поперечными пленочными пластинами (пленками), установленными по высоте элемента.Closest to the proposed is a compressed building reinforced concrete element [US Pat. RF 2260097, 07/14/2003 class. Е04С 3/34], which, in addition to longitudinal and transverse steel reinforcement, is additionally equipped with thin transverse film plates (films) installed along the height of the element.

Недостатком такого технического решения является невозможность применения его в изгибаемых строительных элементах.The disadvantage of this technical solution is the impossibility of using it in flexible building elements.

Изобретение направлено на повышение несущей способности и долговечности изгибаемых бетонных и железобетонных элементов.The invention is aimed at increasing the bearing capacity and durability of flexible concrete and reinforced concrete elements.

Результат достигается тем, что в строительном элементе из бетона или других искусственных каменных материалов, в том числе с арматурой или элементами, работающими на растяжение, содержащем прерыватели трещин в виде пленок, растяжимость которых превышает растяжимость бетона не менее чем в три раза, согласно изобретению для элементов типа балок, прогонов, ригелей, ферм прерыватели трещин установлены параллельно растянутой грани строительного элемента на участке его пролета, в пределах которого момент трещинообразования меньше изгибающего момента на длину не более чем L-2H, где L - длина строительного элемента, Н - высота его поперечного сечения.The result is achieved in that in a building element made of concrete or other artificial stone materials, including with reinforcement or tensile elements, containing crack breakers in the form of films, the elongation of which exceeds the elongation of concrete by at least three times, according to the invention for elements such as beams, girders, crossbars, trusses, crack breakers are installed parallel to the stretched face of the building element in the section of its span, within which the crack formation time is less than bending th moment to a length of not more than L-2H, where L is the length of the building element, N is the height of its cross section.

Результат также достигается тем, что для бетонных балок, прогонов, ригелей, ферм прерыватели трещин устанавливлены на расстоянии 10…15 мм от растянутой грани элемента и на расстоянии 90…100 мм друг от друга.The result is also achieved by the fact that for concrete beams, girders, beams, trusses, crack breakers are installed at a distance of 10 ... 15 mm from the stretched face of the element and at a distance of 90 ... 100 mm from each other.

Результат также достигается тем, что для железобетонных балок, прогонов, ригелей, ферм прерыватели трещин установлены на расстоянии 10…15 мм от верхней грани растянутой арматуры на расстоянии, равном расчетной длине между трещинами.The result is also achieved by the fact that for reinforced concrete beams, runs, beams, trusses, crack breakers are installed at a distance of 10 ... 15 mm from the upper face of the tensile reinforcement at a distance equal to the estimated length between the cracks.

Результат также достигается тем, что в случае когда велика вероятность появления наклонных трещин на приопорных участках элемента, например, если у опор действуют сосредоточенные силы, то прерыватели трещин установлены на участке пролета элемента длиною L-2H.The result is also achieved by the fact that in the case when there is a high probability of inclined cracks in the supporting sections of the element, for example, if concentrated forces act on the supports, then the crack breakers are installed on the span of the element with a length of L-2H.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 показан строительный элемент в виде бетонной балки 1, установленной на опоры 2. В пролете балки 1 в местах образования трещин 3 установлены прерыватели трещин 4. На фиг.2 показан строительный элемент в виде железобетонной балки 1, установленной на опоры 2. В пролете балки 1 в местах образования трещин 3 установлены прерыватели трещин 4. В нижней части балки 1 заложена растянутая арматура 5. Строительный железобетонный элемент имеет также и поперечную арматуру (не показана), устанавливаемую согласно действующим нормам [СП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры». - М.: ГУЛ НИИЖБ Госстроя России, 2004, - 86 с.].The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a building element in the form of a concrete beam 1 installed on the supports 2. In the span of the beam 1 in the places of formation of cracks 3, crack breakers 4 are installed. Figure 2 shows a building element in the form of a reinforced concrete beam 1 installed on the supports 2. In the span of the beam 1, at the places of crack formation 3, crack breakers 4 are installed. In the lower part of the beam 1, stretched reinforcement 5 is laid. The reinforced concrete building element also has transverse reinforcement (not shown) installed in accordance with applicable standards [SP 52-01-2003 “Concrete and reinforced concrete structures without prestressing reinforcement. ” - M .: GUL NIIZHB Gosstroy of Russia, 2004, - 86 p.].

В строительном элементе 1 типа балки, прогона, ригеля, фермы из бетона или других искусственных каменных материалов, в том числе с арматурой или элементами, работающими на растяжение, в пролете устанавливают прерыватели трещин 4 в виде пленок, растяжимость которых превышает растяжимость бетона не менее чем в три раза. При этом прерыватели трещин 4 закладывают в опалубку во время бетонирования параллельно растянутой грани элемента на расстоянии 10…15 мм от нее, если изготавливают бетонный элемент 1, или на том же расстоянии, начиная от верхней грани растянутой арматуры 5, если изготавливают железобетонный элемент 1. Указанное расстояние назначено исходя из требований к защитному слою бетона, который обеспечивает совместную работу прерывателей 4 с бетоном на всех стадиях работы элемента 1, а также защиту прерывателей 4 от внешних атмосферных, температурных и тому подобных воздействий. Размеры прерывателя трещин принимают равными b×h×t, где b, h, t - ширина, высота, толщина пленки, причем b=h=B - ширине поперечного сечения строительного элемента. Прерыватели устанавливают на участок пролета элемента, в пределах которого момент трещинообразования сечения [СП 52-01-2003] меньше изгибающего момента, но на длину не более, чем L-2H, где L - длина строительного элемента, Н - высота его поперечного сечения. Если велика вероятность появления наклонных трещин 3 на приопорных участках элемента 1, например, когда у опор действует сосредоточенные силы, то прерыватели 4 следует устанавливать на участке пролета элемента 1 длиной, равной L-2H.In a building element 1 of the type of a beam, run, girder, truss made of concrete or other artificial stone materials, including with reinforcement or tensile elements, crack spacers 4 in the form of films are installed in the span, the elongation of which exceeds the elongation of concrete at least three times. At the same time, crack breakers 4 are laid into the formwork during concreting of the parallelly extended face of the element at a distance of 10 ... 15 mm from it, if concrete element 1 is made, or at the same distance, starting from the upper face of the stretched reinforcement 5, if reinforced concrete element 1 is made. The specified distance is assigned based on the requirements for the protective layer of concrete, which ensures the joint operation of the circuit breakers 4 with concrete at all stages of operation of element 1, as well as the protection of the circuit breakers 4 from external atmospheric, temperature and the like. The dimensions of the crack breaker are taken equal to b × h × t, where b, h, t is the width, height, and thickness of the film, and b = h = B is the width of the cross section of the building element. The breakers are installed on the span of the element, within which the moment of cracking of the section [SP 52-01-2003] is less than the bending moment, but not more than L-2H, where L is the length of the building element, N is the height of its cross section. If there is a high probability of inclined cracks 3 appearing on the supporting sections of element 1, for example, when concentrated forces act on the supports, then breakers 4 should be installed on the span of element 1 with a length equal to L-2H.

Вышеуказанное ограничение участка расстановки прерывателей 4 на длину L-2H и менее предполагает, что наиболее опасная наклонная трещина 3 начнет свое развитие на расстоянии Н от опоры (левой и/или правой). Расстояние между прерывателями должно быть не более расчетного расстояния между трещинами [СП 52-01-2003] в железобетонном элементе и не более 100 мм в бетонном элементе, что обеспечит совместную работу частей балки разделенных прерывателями трещин 4 как единого целого и предотвратит развитие максимального числа трещин 3. Прерыватели трещин 4 в железобетонном элементе 1 крепят к поперечной арматуре вязальной проволокой Ø1±2 мм.The above limitation of the location of the breakers 4 on the length of L-2H and less suggests that the most dangerous inclined crack 3 will begin to develop at a distance H from the support (left and / or right). The distance between the breakers should be no more than the calculated distance between the cracks [SP 52-01-2003] in the reinforced concrete element and not more than 100 mm in the concrete element, which will ensure joint work of the beam parts separated by the breakers of cracks 4 as a whole and prevent the development of the maximum number of cracks 3. Crack breakers 4 in the reinforced concrete element 1 are fixed to the transverse reinforcement with a knitting wire of Ø1 ± 2 mm.

В строительном элементе 1 в процессе эксплуатации при нагрузке, превышающей более 30% несущей способности, возникают макротрещины, видимые визуально. Положительный эффект, создаваемый прерывателями трещин 4, имеющими растяжимость, превышающую растяжимость бетона не менее чем в три раза, состоит в том, что при достижении трещинами 3 прерывателей 4 существенно снижается скорость развития этих трещин, а также уменьшается концентрация напряжений в их вершинах. Это способствует увеличению несущей способности, надежности и срока службы изгибаемого строительного элемента 1, предотвращает преждевременное его разрушение и, следовательно, снижает эксплуатационные затраты на ремонт.In the building element 1 during operation at a load exceeding more than 30% of the bearing capacity, macrocracks occur that are visually visible. The positive effect created by crack breakers 4, having a tensile strength exceeding the tensile strength of concrete by at least three times, is that when cracks reach 3 breakers 4, the rate of development of these cracks is significantly reduced, and the stress concentration at their vertices also decreases. This helps to increase the bearing capacity, reliability and service life of the bending building element 1, prevents its premature destruction and, therefore, reduces maintenance costs for repairs.

Claims

1. A building element made of concrete or other artificial stone materials, including reinforcement or tensile elements, containing crack breakers in the form of films, the elongation of which exceeds the elongation of concrete by at least three times, characterized in that in type elements beams, runs, beams, trusses, crack breakers are installed parallel to the extended face of the element in the section of its span, within which the cracking time of the cross section is less than the bending moment by a length of not more than L-2H, where L is the length on a building element, N is the height of its cross section.

2. The building element according to claim 1, characterized in that for concrete beams, girders, beams, trusses, crack breakers are installed at a distance of 10 ... 15 mm from the stretched face of the element and at a distance of 90 ... 100 mm from each other.

3. The building element according to claim 1, characterized in that for reinforced concrete beams, girders, beams, trusses, crack breakers are installed at a distance of 10 ... 15 mm from the upper face of the tensile reinforcement of the element and at a distance equal to the estimated distance between the cracks from each other.

4. The building element according to any one of paragraphs.2 and 3, characterized in that in the case when there is a high probability of inclined cracks in the supporting sections of the element, for example, if concentrated forces act on the supports, then the crack breakers are installed on the span of the element of length L 2H, where L is the length of the building element, N is the height of its section.