RU2639004C1

RU2639004C1 - Arch structure

Info

Publication number: RU2639004C1
Application number: RU2016137056A
Authority: RU
Inventors: Лариса Борисовна Сватовская; Дмитрий Васильевич Сурин; Дмитрий Сергеевич Старчуков; Анастасия Максимовна Сычева; Андрей Михайлович Шевчук; Валентина Яковлевна Соловьева
Priority date: 2016-09-15
Filing date: 2016-09-15
Publication date: 2017-12-19

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: arch structure includes foundation blocks, on which compound arch vaults in the form of curved reinforced concrete elements, connected at the top, rest. Each curved element comprises a foam concrete insert along the entire structure length, and one more foam concrete insert is made along the entire structure length at the point of their connection. The curved elements have a coating of high-strength sheet steel on the outer and inner sides up to inserts, wherein the lateral inserts of foam concrete are closed on both sides with metal plates, with one side tightly connected to the coating, and the upper insert of foam concrete is closed with metal plates, the lower of which is rigidly connected to the coating, and the upper plate is pulled to the lower plate by means of a tension bar.

EFFECT: increasing the structure reliability at earthquakes.

3 dwg

Description

Изобретение относится к строительству арочных сооружений и может быть использовано в гражданском и промышленном строительстве в сейсмоопасных районах.The invention relates to the construction of arch structures and can be used in civil and industrial construction in earthquake-prone areas.

Известно арочное сооружение (Пономарев, В.А. Архитектурное конструирование: учебник / А.В. Пономарев. - изд-е 2-е. - М.: Архитектура-С, 2009. - 736 с., илл., с. 471-472), включающее сборный железобетонный трехшарнирный свод из отдельных унифицированных тонкостенных железобетонных элементов заводского изготовления, опирающийся на фундаментную балку. Верхний узел свода выполнен с бетонным шарниром, закрытым нащельником из оцинкованного железа. Затяжки свода выполнены предварительно напряженными. В качестве напрягаемых железобетонных элементов применяют стержневую арматуру и высокопрочную арматуру в виде прядей и канатов. Затяжки, воспринимающие распор свода, прикреплены непосредственно к опорным балкам, воспринимающим вертикальные и горизонтальные нагрузки.The arch construction is known (Ponomarev, V.A. Architectural design: a textbook / A.V. Ponomarev. - 2nd ed. - M .: Architecture-S, 2009. - 736 p., Ill., P. 471 -472), including prefabricated reinforced concrete three-hinged arch of individual unified thin-walled prefabricated reinforced concrete elements, based on a foundation beam. The upper node of the arch is made with a concrete hinge, closed with a lintel made of galvanized iron. The vaults are pre-tensioned. As prestressed reinforced concrete elements, rod reinforcement and high-strength reinforcement in the form of strands and ropes are used. Puffs, perceiving the spacer of the arch, are attached directly to the support beams, perceiving vertical and horizontal loads.

Недостатком данного технического решения является низкая надежность сооружения при землетрясениях.The disadvantage of this technical solution is the low reliability of the structure during earthquakes.

Известно арочное сооружение (SU №1675531, Е04H 15/36, опубл. 07.09.1991 г.), включающее арки, установленные на основании, и эластичное ограждение между сетками, расположенное на арках и образующее поверхность двоякой кривизны. Эластичное ограждение расположено между сетками свободно, при этом верхняя и нижняя сетки выполнены одинаковыми и прикреплены к основанию, причем в продольном направлении они натянуты с одинаковым усилием, а в поперечном верхняя сетка натянута с большим усилием. Верхняя и нижняя сетки в продольном и поперечном направлениях могут быть смещены одна относительно другой, в том числе на величину половины ячейки.Known arched structure (SU No. 1675531, E04H 15/36, publ. 07/07/1991), including arches mounted on the base, and an elastic fence between the grids located on the arches and forming a surface of double curvature. The elastic fence is located between the nets freely, while the upper and lower nets are made the same and attached to the base, and in the longitudinal direction they are tensioned with the same force, and in the transverse, the upper mesh is stretched with great effort. The upper and lower grids in the longitudinal and transverse directions can be shifted one relative to the other, including by half the cell.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является арочное сооружение (RU №2021435, С01 Е04В 1/3 2, опубл. 15.10.1994 г.), включающее затяжку в виде пола, фундаментные блоки и покрытие из установленных в фундамент тонкостенных криволинейных железобетонных элементов и верхнего бетонного слоя, которое снабжено теплоизоляционными плитами, а каждый криволинейный элемент выполнен с вертикально установленными по его поверхности арматурными выпусками и имеет длину, равную половине длины арки. При этом теплоизоляционные плиты размещены между арматурными выпусками с зазором, заполненным бетоном, с образованием ребер жесткости, а высота арматурных выпусков больше толщины теплоизоляционных плит. Фундаментные блоки, на которые установлены тонкостенные криволинейные железобетонные элементы, соединены между собой в замке. Тонкостенные криволинейные железобетонные элементы могут выполняться стационарными в виде металлических ферм или образующимися в процессе бетонирования ребрами жесткости. Между ребрами жесткости уложены теплоизоляционные плиты, по которым сверху уложен конструкционный высокопрочный мелкозернистый бетон.The closest in technical essence to the claimed invention is an arched structure (RU No. 2021435, C01 EV 1/3 2, publ. 10/15/1994), including the tightening in the form of a floor, foundation blocks and a coating of thin-walled curved reinforced concrete elements installed in the foundation and the upper concrete layer, which is equipped with heat-insulating plates, and each curvilinear element is made with reinforcing outlets vertically mounted on its surface and has a length equal to half the length of the arch. In this case, heat-insulating plates are placed between the reinforcing outlets with a gap filled with concrete, with the formation of stiffeners, and the height of the reinforcing outlets is greater than the thickness of the insulating plates. The foundation blocks on which thin-walled curvilinear reinforced concrete elements are installed are interconnected in a lock. Thin-walled curvilinear reinforced concrete elements can be stationary in the form of metal trusses or stiffeners formed during concreting. Between stiffeners heat-insulating plates are laid, on which structural high-strength fine-grained concrete is laid on top.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности сооружения при землетрясениях.The problem to which the invention is directed, is to increase the reliability of the structure during earthquakes.

Поставленная задача достигается тем, что в арочном сооружении, включающем фундаментные блоки, на которые жестко опираются составные своды арки в виде криволинейных железобетонных элементов, соединенных вверху, каждый криволинейный железобетонный элемент содержит по всей длине сооружения вставку из пенобетона, а в месте их соединения по всей длине сооружения выполнена еще вставка из пенобетона, также криволинейные железобетонные элементы имеют покрытие из высокопрочной листовой стали с наружной и внутренней сторон до вставок, причем боковые вставки из пенобетона закрыты с обеих сторон металлическими накладками, одной стороной жестко соединенной с покрытием, а верхняя вставка из пенобетона закрыта металлическими накладками, нижняя из которых жестко соединена с покрытием, а верхняя накладка с помощью тяжа притянута к нижней накладке.This object is achieved by the fact that in an arched structure, including foundation blocks, on which the composite arch arches in the form of curved reinforced concrete elements connected at the top are rigidly supported, each curved reinforced concrete element contains a foam concrete insert along the entire length of the structure, and throughout a foam concrete insert is also made to the length of the structure, also curved reinforced concrete elements are coated with high-strength sheet steel from the outer and inner sides to the inserts, moreover Shackle insertion of foam are closed on both sides by metal plates, one side is rigidly connected to the covering, the insert and the top of the closed foam metal plates, the bottom of which is rigidly connected to the cover and the upper cover plate by means of the strand drawn to the bottom strip.

Среди механических характеристик материалов, определяющих их пригодность для изготовления тех или иных железобетонных элементов конструкций, большое значение имеет демпфирующая способность материала - способность поглощать энергию на необратимые процессы при циклическом его деформировании.Among the mechanical characteristics of materials that determine their suitability for the manufacture of various reinforced concrete structural elements, the damping ability of a material, the ability to absorb energy on irreversible processes during its cyclic deformation, is of great importance.

Для того чтобы усилить демпфирование реальных колебательных систем арочного сооружения в конструкцию введен дополнительный искусственный поглотитель энергии в виде пенобетона.In order to enhance the damping of real oscillatory systems of the arch structure, an additional artificial energy absorber in the form of foam concrete was introduced into the structure.

Повышение демпфирующих свойств конструкций арочного сооружения связано со следующим обстоятельством: монолитные неразрезные конструкции сооружения представляют собой комплекс многих совместно работающих железобетонных элементов: балок, плит, стоек, стен и т.п., и, таким образом, энергия колебаний поглощается не только в элементе, на который она непосредственно действует, но и во всех прочих элементах конструкций.The increase in the damping properties of the structures of the arch structure is due to the following circumstance: monolithic continuous structures of the structure are a complex of many jointly working reinforced concrete elements: beams, slabs, racks, walls, etc., and thus, the vibration energy is absorbed not only in the element, on which it acts directly, but also in all other structural elements.

Если использовать в конструкциях сооружения преимущественно вставки из пенобетона с твердыми фазами и высоким содержанием энтропии, то мера рассеивания в них упругой волны, порожденной сейсмовзрывной волной, будет увеличиваться. Это, в свою очередь, может существенно повысить коэффициент разгружения сооружения от динамических нагрузок, вызываемых воздействием сейсмовзрывной волны, и повысить надежность сооружений при землетрясениях.If we use mainly foam concrete inserts with solid phases and a high entropy content in the construction structures, then the measure of dispersion in them of the elastic wave generated by the seismic blast wave will increase. This, in turn, can significantly increase the coefficient of unloading of a structure from dynamic loads caused by the action of a seismic blast wave, and increase the reliability of structures during earthquakes.

Скорость распространения упругой волны с увеличением энтропии основной фазы и с понижением коэффициента теплопроводности материала снижается, что также можно объяснить энергетической способностью вещества рассеивать сообщенную ему энергию и снижать колебания кристаллической решетки, отвечающую за фононную проводимость в твердой фазе такого материала.The propagation velocity of an elastic wave decreases with an increase in the entropy of the main phase and with a decrease in the thermal conductivity of the material, which can also be explained by the energy ability of a substance to dissipate the energy communicated to it and reduce the crystal lattice vibrations, which is responsible for the phonon conductivity in the solid phase of such a material.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемое арочное сооружение неизвестно и данное техническое решение обладает мировой новизной.At the filing date, in the opinion of the authors and the applicant, the claimed arch structure is unknown and this technical solution has world novelty.

По мнению авторов и заявителя, заявляемое изобретение соответствует критерию охраноспособности - изобретательский уровень.According to the authors and the applicant, the claimed invention meets the eligibility criteria - inventive step.

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в гражданском и промышленном строительстве.The claimed invention is industrially applicable and can be used in civil and industrial engineering.

Сущность технического решения арочного сооружения поясняется чертежами, представленными на фиг. 1-3.The essence of the technical solution of the arch structure is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-3.

На фиг. 1 представлено арочное сооружение в разрезе.In FIG. 1 shows an arched structure in section.

На фиг. 2 представлена вставка из пенобетона в криволинейном железобетонном элементе в разрезе.In FIG. 2 shows a section of a foam concrete insert in a curved reinforced concrete element.

На фиг. 3 представлена верхняя вставка из пенобетона в разрезе.In FIG. 3 shows a top section of a foam concrete insert.

Арочное сооружение содержит: фундаментные блоки 1 (фиг. 1), на которые жестко опираются составные своды арки 2 в виде криволинейных железобетонных элементов, соединенных вверху, каждый криволинейный железобетонный элемент содержит по всей длине сооружения вставку 3 из пенобетона, а в месте их соединения по всей длине сооружения выполнена еще вставка 4 из пенобетона, также криволинейные железобетонные элементы имеют покрытие из высокопрочной листовой стали 5 (фиг. 2, 3) с наружной и внутренней сторон до вставок, причем боковые вставки 3 из пенобетона закрыты с обеих сторон металлическими накладками 6, одной стороной жестко соединенной с покрытием, а верхняя вставка 4 из пенобетона закрыта металлическими накладками 7, нижняя из которых жестко соединена с покрытием 5, а верхняя накладка 7 с помощью тяжа 8 притянута к нижней накладке 7.An arched structure contains: foundation blocks 1 (Fig. 1), on which the composite arches of arch 2 are firmly supported in the form of curved reinforced concrete elements connected at the top, each curved reinforced concrete element contains an insert 3 of foam concrete along the entire length of the structure, and at the point of their connection the entire length of the structure is made an insert 4 of foam concrete, also curved reinforced concrete elements are coated with high-strength sheet steel 5 (Fig. 2, 3) from the outer and inner sides to the inserts, and the side inserts 3 of foam The knockers are closed on both sides by metal plates 6, one side rigidly connected to the coating, and the upper foam concrete insert 4 is closed by metal plates 7, the lower of which is rigidly connected to the coating 5, and the upper plate 7 is pulled to the lower plate 7 by a tie 8.

Арочное сооружение работает следующим образом: при воздействии сейсмических волн на фундаментные блоки 1 (фиг. 1) и криволинейные железобетонные элементы 2 происходят деформации всех вставок 3, 4 из пенобетона, при этом верхняя часть сооружения по пути наименьшего сопротивления сдвигается к нижней части, а в верхней вставке 4 происходит поворот криволинейных железобетонных элементов 2.The arched structure works as follows: when seismic waves act on the foundation blocks 1 (Fig. 1) and curved reinforced concrete elements 2, all inserts 3, 4 of foam concrete become deformed, while the upper part of the structure moves along the path of least resistance to the lower part, and in the upper insert 4 is the rotation of the curved reinforced concrete elements 2.

Такое конструктивное решение позволяет повысить надежность арочного сооружения при землетрясениях по сравнению с прототипом.This constructive solution allows to increase the reliability of the arch structure during earthquakes in comparison with the prototype.

Claims

An arched structure, including foundation blocks, on which composite arch arches in the form of curved reinforced concrete elements connected at the top are rigidly supported, characterized in that each curved reinforced concrete element contains a foam concrete insert along the entire length of the structure, and at the point of their connection along the entire length of the structure another foam concrete insert, also curved reinforced concrete elements are coated with high-strength sheet steel from the outer and inner sides to the inserts, and the side inserts are made of ne obetona closed on both sides by metal plates, one side is rigidly connected to the covering, the insert and the top of the closed foam metal plates, the bottom of which is rigidly connected to the cover and the upper cover plate by means of the strand drawn to the bottom strip.