RU2640838C1

RU2640838C1 - Three-layer resource-saving reinforced concrete panel

Info

Publication number: RU2640838C1
Application number: RU2016141441A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Кобелев; Сергей Геннадьевич Емельянов; Екатерина Геннадиевна Пахомова; Владимир Николаевич Кобелев; Владимир Геннадьевич Семеринов
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2016-10-21
Publication date: 2018-01-12

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: three-layer resource-saving reinforced concrete panel includes a thermal insulation layer, outer and inner reinforced concrete layers connected to each other by rigid links made in the form of reinforced concrete dowels passing through the heat-insulating layer and reinforced concrete ribs arranged on the panel perimeter. It is additionally equipped with at least two reinforced concrete dowels arranged on opposite panel sides, and the reinforced concrete ribs in the cross section parallel to the panel layers have an area determined by the ratio of the panel area, the thickness of its middle layer, the thermal conductivity coefficients of the rib materials, the layers of the panel, the reinforcement and the heat insulation material, as well as the required heat transfer resistance. The thermal conductivity coefficient of the material of the reinforced concrete dowels passing through the heat-insulating layer is 2.5-3 times higher than the thermal conductivity coefficient of the material of the reinforced concrete dowels arranged on the opposite panel ends. The heat-insulating layer is made of a fine-fibrous material and is arranged in the form of twisted bundles longitudinally extended along the panel length. Wherein curvilinear grooves arranged in pairs, in the form of sine waves longitudinally stretched from one end to the opposite one, are made on the outer side of the reinforced concrete dowels passing through the heat-insulating layer, in the number of at least two. The areas of greatest convergence of the curvilinear grooves arranged in pairs form nodes causing the formation of transverse standing waves.EFFECT: maintaining normalized parameters of reliable operation of an energy-saving three-layer reinforced concrete panel under changing climatic and vibration impacts, due to reducing the concentration moving of longitudinal thermal stresses and seismic waves by means of making curvilinear grooves, at least two, in the form of longitudinally elongated sine waves on the outer surface of the reinforced concrete dowels passing through the insulating layer, forming nodes in the areas of greatest convergence between each other, which contribute to the formation of transverse standing waves leading to partial displacement of the vibration effect, as well as to the partial movement of thermal stresses in the panels.3 dwg

Description

Трехслойная ресурсосберегающая железобетонная панельThree-layer resource-saving reinforced concrete panel

Изобретение относится к строительству, в частности к ограждающим конструкциям промышленных зданий.The invention relates to the construction, in particular to the enclosing structures of industrial buildings.

Известна трехслойная железобетонная панель (см. патент РФ №2398078 МПК Е04С 2/06, опубл.27.08.2010), включающая теплоизоляционный слой, наружный и внутренний железобетонные слои, связанные между собой жесткими связями, выполненными в виде армированных бетонных шпонок, проходящих через теплоизоляционный слой, и армированные бетонные ребра, размещенные по периметру панели, дополнительно снабжена, по меньшей мере, двумя армированными бетонными шпонками, которые размещены на противоположных торцах панели, а армированные бетонные ребра в сечении, параллельном слоям панели, имеют площадь, определяемую из соотношения площади панели, толщины ее среднего слоя, коэффициентов теплопроводности материалов ребер, слоев панели, арматуры и утеплителя, а также требуемого сопротивления теплопередачи. При этом коэффициент теплопроводности материала бетонных шпонок, проходящих через теплоизоляционный слой, в 2,5-3 раза превышает коэффициент теплопроводности материала армированных бетонных шпонок, размещенных на противоположных торцах панели.Known three-layer reinforced concrete panel (see RF patent No. 2398078 IPC Е04С 2/06, publ. August 27, 2010), including a heat-insulating layer, the outer and inner reinforced concrete layers interconnected by rigid bonds made in the form of reinforced concrete dowels passing through the heat-insulating layer, and reinforced concrete ribs placed around the perimeter of the panel, is additionally equipped with at least two reinforced concrete dowels, which are placed on opposite ends of the panel, and reinforced concrete ribs in section, steam to the layer layers of the panel, they have an area determined from the ratio of the area of the panel, the thickness of its middle layer, the thermal conductivity of the materials of the ribs, the layers of the panel, reinforcement and insulation, as well as the required heat transfer resistance. In this case, the coefficient of thermal conductivity of the material of concrete dowels passing through the heat-insulating layer is 2.5-3 times higher than the coefficient of thermal conductivity of the material of reinforced concrete dowels located on opposite ends of the panel.

Недостатком являются потери тепла через теплоизоляционный слой при суточном изменении температуры воздуха окружающей среды, особенно при ее отрицательных значениях и наличии солнечной радиации.The disadvantage is the loss of heat through the insulating layer with a daily change in ambient air temperature, especially with its negative values and the presence of solar radiation.

Известна трехслойная ресурсосберегающая железобетонная панель (см. патент РФ №2558874, МПК Е 04С2/06, опубл. 10.08.2015, бюл.№22), включающая теплоизоляционный слой, наружный и внутренний железобетонные слои, связанные между собой жесткими связями, выполненные в виде армированных бетонных шпонок, проходящих через теплоизоляционный слой, и армированные бетонные ребра, размещенные по периметру панели, дополнительно снабжена, по меньшей мере, двумя армированными бетонными шпонками, которые размещены на противоположных торцах панели, а армированные бетонные ребра в сечении, параллельном слоям панели, имеют площадь, определяемую из соотношения площади панели, толщины ее среднего слоя, коэффициентов теплопроводности материалов ребер, слоев панели, арматуры и утеплителя, а также требуемого сопротивления теплопередачи, при этом коэффициент теплопроводности материала армированных бетонных шпонок, проходящих через теплоизоляционный слой, в 2,5-3 раза превышает коэффициент теплопроводности материала армированных бетонных шпонок, размещенных на противоположных торцах панели, причем теплоизоляционный слой выполнен из тонковолокнистого материала и расположен в виде витых продольно вытянутых по длине панели пучков.Known three-layer resource-saving reinforced concrete panel (see RF patent No. 2558874, IPC E 04C2 / 06, publ. 08/10/2015, bull.№22), including a heat-insulating layer, the outer and inner reinforced concrete layers interconnected by rigid bonds, made in the form reinforced concrete dowels passing through the heat-insulating layer, and reinforced concrete ribs placed along the perimeter of the panel, is additionally equipped with at least two reinforced concrete dowels, which are placed on opposite ends of the panel, and reinforced without ton fins in a section parallel to the panel layers have an area determined from the ratio of the panel area, the thickness of its middle layer, the thermal conductivity of the rib materials, panel layers, reinforcement and insulation, as well as the required heat transfer resistance, while the thermal conductivity of the material of the reinforced concrete dowels, passing through the heat-insulating layer, 2.5-3 times higher than the coefficient of thermal conductivity of the material of reinforced concrete dowels placed on opposite ends of the panel, and heat the insulating layer is made of fine fiber material and is arranged in the form of twisted beams longitudinally elongated along the panel length.

Недостатком является снижение эксплуатационной надежности при изменяющихся погодно-климатических условиях и особенно в совокупности с вибрационными воздействиями, обусловленных спецификой эксплуатации производственных помещений, например пульсирующие нагрузки на грунт (перемещающийся транспорт, прессы, станки, расположенные в здании), когда сейсмические волны беспрепятственно перемещаются, наряду с температурными напряжениями от одного торца армированной бетонной шпонки, проходящей через изоляционный слой к противоположному торцу, что способствует разрушению ни только самой шпонки, но и панели в целом.The disadvantage is the decrease in operational reliability under changing weather and climatic conditions, and especially in combination with vibrational effects due to the specifics of the operation of production facilities, for example, pulsating loads on the ground (moving vehicles, presses, machine tools located in the building), when seismic waves move freely, along with with temperature stresses from one end of a reinforced concrete key passing through the insulation layer to the opposite zu, which contributes to the destruction of most or only key, but the panel as a whole.

Технической задачей предлагаемого изобретения является поддержание нормированных параметров надежной эксплуатации трехслойной энергосберегающей железобетонной панели при изменяющихся погодно-климатических и вибрационных воздействиях за счет снижения концентрационного перемещения продольных температурных напряжений и сейсмических волн путем выполнения на внешней поверхности армированных бетонных шпонок, проходящих через изоляционный слой, криволинейных канавок количеством не менее двух в виде продольно вытянутых синусоид, которые в местах наибольшего сближения между собой, создают узлы, способствующие образованию поперечных стоячих волн, приводящих к частичному как смещению вибрационного воздействия, так и перемещению температурных напряжений в панелях.The technical task of the invention is to maintain normalized parameters for the reliable operation of a three-layer energy-saving reinforced concrete panel with changing weather, climate and vibration effects by reducing the concentration displacement of longitudinal temperature stresses and seismic waves by making curved grooves on the outer surface of reinforced concrete dowels passing through the insulation layer at least two in the form of longitudinally elongated sinusoids, to which in the places of closest closeness to each other, create nodes that promote the formation of transverse standing waves, leading to partial displacement of the vibration effect, as well as the movement of temperature stresses in the panels.

Технический результат по поддержанию надежностных параметров при длительной эксплуатации в условиях погодно-климатических и вибрационных воздействиях достигается тем, что трехслойная ресурсосберегающая железобетонная панель включает теплоизоляционный слой, наружный и внутренний железобетонные слои, связанные между собой жесткими связями, выполненные в виде армированных бетонных шпонок, проходящих через теплоизоляционный слой, и армированные бетонные ребра, размещенные по периметру панели, дополнительно снабжена, по меньшей мере, двумя армированными бетонными шпонками, которые размещены на противоположных торцах панели, а армированные бетонные ребра в сечении, параллельном слоям панели, имеют площадь, определяемую из соотношения площади панели, толщины ее среднего слоя, коэффициентов теплопроводности материалов ребер, слоев панели, арматуры и утеплителя, а также требуемого сопротивления теплопередачи, при этом коэффициент теплопроводности материала армированных бетонных шпонок, проходящих через теплоизоляционный слой, в 2,5-3 раза превышает коэффициент теплопроводности материала армированных бетонных шпонок, размещенных на противоположных торцах панели, причем теплоизоляционный слой выполнен из тонковолокнистого материала и расположен в виде витых продольно вытянутых по длине панели пучков, при этом на внешней стороне армированных бетонных шпонок, проходящих через теплоизоляционный слой, выполнены количеством не менее двух и/или попарно криволинейные канавки в виде синусоид, продольно вытянутых от одного торца к противоположному, причем участки наибольшего сближения попарно расположенных криволинейных канавок составляют узлы, вызывающие образование поперечных стоячих волн.The technical result of maintaining reliability parameters during long-term operation in weather, climate and vibration conditions is achieved by the fact that the three-layer resource-saving reinforced concrete panel includes a heat-insulating layer, the outer and inner reinforced concrete layers interconnected by rigid bonds, made in the form of reinforced concrete dowels passing through a heat-insulating layer, and reinforced concrete ribs placed around the perimeter of the panel, is additionally provided with at least , two reinforced concrete dowels, which are placed on opposite ends of the panel, and reinforced concrete ribs in a section parallel to the panel layers, have an area determined from the ratio of the panel area, the thickness of its middle layer, thermal conductivity coefficients of the rib materials, panel layers, reinforcement and insulation, as well as the required heat transfer resistance, while the coefficient of thermal conductivity of the material of the reinforced concrete dowels passing through the insulating layer is 2.5-3 times higher than the heat coefficient the conductivity of the material of reinforced concrete dowels placed on opposite ends of the panel, the heat-insulating layer made of fine fiber material and arranged in the form of twisted beams longitudinally elongated along the panel length, while the outer side of the reinforced concrete dowels passing through the heat-insulating layer is made of at least two and / or pairwise curved grooves in the form of sinusoids, longitudinally elongated from one end to the opposite, and the areas of greatest closeness in pairs Of these curved grooves are nodes that cause the formation of transverse standing waves.

На фиг. 1 изображен общий вид трехслойной железобетонной панели с частичными разрезами, на фиг. 2 - распределение температурных и тепловых полей в зонах контакта шпонок как в торце панели, так и в теплоизоляционном слое панели, на фиг.3 - внешняя поверхность армированной бетонной шпонки с парой криволинейных канавок в виде синусоид и узлами, вызывающими образование поперечных стоячих волн.In FIG. 1 shows a general view of a three-layer reinforced concrete panel with partial cuts, in FIG. 2 - distribution of temperature and thermal fields in the contact areas of the dowels both at the end of the panel and in the insulating layer of the panel, Fig. 3 - the outer surface of the reinforced concrete dowel with a pair of curved grooves in the form of sinusoids and nodes that cause the formation of transverse standing waves.

Трехслойная железобетонная панель включает наружный 1 и внутренний 2 железобетонные слои и средний теплоизоляционный слой 3. Наружный 1 и внутренний 2 железобетонные слои связаны жесткими связями, выполненными в виде армированных бетонных шпонок 4, проходящих через теплоизоляционный слой 3, и армированных бетонных шпонок 5, которые размещены на противоположных торцах панели. Общее количество армированных бетонных шпонок 4 и 5 определяют расчетным путем, при этом количество шпонок 5 должно быть не менее двух. Наружный 1 и внутренний 2 железобетонные слои также связаны армированными бетонными ребрами 6, которые имеют площадь, определяемую из соотношения площади панели, толщины ее среднего слоя, коэффициентов теплопроводности материалов ребер, слоев панели, арматуры и утеплителя, а также требуемого сопротивления теплопередачи. Ребра 6 размещены по всему периметру панели и герметизируют пространство между слоями 1 и 2, тем самым обеспечивая защиту теплоизоляционного слоя 3 от механических повреждений и атмосферного воздействия во время хранения, транспортировки и монтажа панели. При этом материал армированных бетонных шпонок 4, проходящих через теплоизоляционный слой 3, имеет коэффициент теплопроводности, в 2,5-3 раза превышающий коэффициент теплопроводности армированных бетонных шпонок 5, размещенных на противоположных торцах панели. Теплоизоляционный слой 3 выполнен из тонковолокнистого базальтового материала 7 и расположен в виде витых продольно вытянутых по длине панели пучков 8. На внешней стороне 9 армированной бетонной шпонки 4, проходящей через теплоизоляционный слой 3, выполнены количеством не менее двух криволинейные канавки 10 в виде синусоид, продольно вытянутых от одного торца 11 к противоположному торцу 12. Участки наибольшего сближения попарно расположенных криволинейных канавок 10 составляют узлы 13, вызывающие образование стоячих волн 14.The three-layer reinforced concrete panel includes the outer 1 and inner 2 reinforced concrete layers and the middle heat-insulating layer 3. The outer 1 and inner 2 reinforced concrete layers are connected by rigid bonds made in the form of reinforced concrete keys 4 passing through the heat-insulating layer 3 and reinforced concrete keys 5 that are placed at opposite ends of the panel. The total number of reinforced concrete keys 4 and 5 is determined by calculation, while the number of keys 5 must be at least two. The outer 1 and inner 2 reinforced concrete layers are also connected by reinforced concrete ribs 6, which have an area determined from the ratio of the area of the panel, the thickness of its middle layer, the thermal conductivity of the materials of the ribs, the layers of the panel, reinforcement and insulation, as well as the required heat transfer resistance. The ribs 6 are placed around the entire perimeter of the panel and seal the space between the layers 1 and 2, thereby protecting the heat-insulating layer 3 from mechanical damage and weathering during storage, transportation and installation of the panel. In this case, the material of the reinforced concrete keys 4 passing through the heat-insulating layer 3 has a thermal conductivity coefficient 2.5-3 times higher than the thermal conductivity coefficient of the reinforced concrete keys 5 placed on opposite ends of the panel. The heat-insulating layer 3 is made of thin-fiber basalt material 7 and is arranged in the form of twisted beams longitudinally elongated along the panel length 8. On the outer side 9 of the reinforced concrete key 4 passing through the heat-insulating layer 3, there are at least two curved grooves 10 in the form of sinusoids, longitudinally elongated from one end 11 to the opposite end 12. The sites of greatest closeness of the pairwise arranged curved grooves 10 are nodes 13, causing the formation of standing waves 14.

Поддержание надежностных свойств предлагаемой трехслойной ресурсосберегающей железобетонной панели в условиях эксплуатации при изменяющихся погодно-климатических и вибрационных воздействиях проявляются следующим образом.Maintaining the reliability properties of the proposed three-layer resource-saving reinforced concrete panel under operating conditions with changing weather, climate and vibration effects are manifested as follows.

Жесткая связь наружного 1 и внутреннего 2 железобетонных слоев армированными бетонными шпонками 4, проходящими через теплоизоляционный слой 3 , приводит к тому, что наружная среда является переменной величиной по теплообменным свойствам. При этом в области контакта армированной бетонной шпонки 4 с наружным 1 и внутренним 2 железобетонными слоями теплота, передаваемая теплопроводностью (коэффициент теплопроводности железобетона λ=1,69 Вт/(м⋅K)), имеет значение значительно ниже чем в области контакта армированной бетонной шпонки 4 с теплозащитным слоем 3, выполненного из тонковолокнистого материала (коэффициент теплопроводности λ=0,04÷0,072 Вт/(м⋅K)). В результате на границах перехода наружного железобетонного слоя 1 и теплоизоляционного слоя 3, а также на границе перехода теплоизоляционного слоя 3 и внутреннего 2 железобетонного слоя возникают из-за нестационарной теплопроводности термоупругие напряжения (см., например, стр.136. Цой П.В. Методы расчета отдельных задач тепломассопереноса. М.: Энергия; 1971-384 с., ил.). Термоупругие напряжения, перемещаясь от одного торца 11 к другому торцу 12, приводят к расслоению компонентов входящих как в армированную бетонную шпонку 4, так и в зоне контакта в трехслойную ресурсосберегающую железобетонную панель.A rigid connection of the outer 1 and inner 2 reinforced concrete layers with reinforced concrete dowels 4 passing through the heat-insulating layer 3 leads to the fact that the external environment is variable in terms of heat transfer properties. Moreover, in the contact area of the reinforced concrete key 4 with the outer 1 and inner 2 reinforced concrete layers, the heat transmitted by the thermal conductivity (the thermal conductivity of the reinforced concrete λ = 1.69 W / (m⋅K)) is significantly lower than in the contact area of the reinforced concrete key 4 with a heat-shielding layer 3 made of fine-fiber material (thermal conductivity coefficient λ = 0.04 ÷ 0.072 W / (m⋅K)). As a result, at the junction of the outer reinforced concrete layer 1 and the heat-insulating layer 3, as well as at the junction of the heat-insulating layer 3 and the inner 2 of the reinforced concrete layer, thermoelastic stresses arise due to unsteady thermal conductivity (see, for example, p. 136. Choi P.V. Methods for calculating individual heat and mass transfer problems. M.: Energy; 1971-384 p., Ill.). Thermoelastic stresses, moving from one end face 11 to another end face 12, lead to delamination of the components included in both the reinforced concrete key 4 and in the contact zone of the three-layer resource-saving reinforced concrete panel.

Если одновременно с термоупругими напряжениями на трехслойную ресурсосберегающую железобетонную панель воздействуют вибрационные нагрузки, то сейсмические волны, перемещаясь вдоль длины армированной бетонной шпонки 4, дополнительно усиливают термоупругие напряжения, что приводит к интенсификации разрушения панели в целом. Расположение криволинейных канавок 10 на внешней поверхности 9 армированной бетонной шпонки 4 в виде продольно вытянутых синусоид приводит к наличию участков 13 наибольшего их сближения для попарно находящихся рядом полостей 15 с концентрированными сейсмическими волнами 16, т.е. создаются узлы 17, вызывающие образование стоячих волн 18 (см., например, Ландау Л.О., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика, 1986, 836 с., ил.), перпендикулярно распространяющихся с одинаковой частотой под действием вибрации.If, simultaneously with thermoelastic stresses, vibratory loads act on a three-layer resource-saving reinforced concrete panel, then seismic waves moving along the length of the reinforced concrete tongue 4 additionally increase thermoelastic stresses, which leads to intensification of the destruction of the panel as a whole. The location of the curved grooves 10 on the outer surface 9 of the reinforced concrete key 4 in the form of longitudinally elongated sinusoids leads to the presence of sections 13 of their greatest convergence for pairwise adjacent cavities 15 with concentrated seismic waves 16, i.e. nodes 17 are created that cause the formation of standing waves 18 (see, for example, Landau LO, Lifshits EM Theoretical Physics, 1986, 836 pp., ill.), propagating perpendicularly with the same frequency under the action of vibration.

В результате того что на пути продольно перемещающихся сейсмических волн 16 от одного торца 11 к другому торцу 12 по внешней поверхности 9 армированной бетонной шпонки 4 находятся узлы 13, способствующие образованию стоячих поперечных волн 18, наблюдается практически полное гашение вибрационного воздействия и частичное гашение термоупругих напряжений, следовательно, устраняется расслоение компонентов элемента строительной конструкции в виде как армированной бетонной шпонки 4 , так и в целом трехслойной ресурсосберегающей железобетонной панели.As a result of the fact that on the path of longitudinally moving seismic waves 16 from one end 11 to another end 12 along the outer surface 9 of the reinforced concrete key 4 there are nodes 13 that contribute to the formation of standing transverse waves 18, there is almost complete damping of the vibration effect and partial damping of thermoelastic stresses, consequently, the stratification of the components of the building structure element in the form of both a reinforced concrete tongue 4 and a generally three-layer resource-saving reinforced concrete Neli.

Ресурсосберегающие свойства предлагаемой железобетонной панели по изобретению в условиях эксплуатации при изменяющихся температурных воздействиях окружающей среды проявляются следующим образом.Resource-saving properties of the proposed reinforced concrete panel according to the invention under operating conditions under varying environmental temperature effects are manifested as follows.

Воздействие суточных изменений температуры воздуха окружающей здание среды приводит к циклическому воздействию тепловых потоков от наружного 1 и внутреннего 2 слоев к теплоизоляционному слою 3, при этом теплоизоляционный слой 3, выполняя основную функцию устранения прохождения теплового потока, препятствует передаче тепла как от внутреннего 2 слоя к наружному 1 слою, так и, наоборот, включая наличие более высокой температуры, например, под воздействием солнечной радиации, поверхности наружного слоя 1 по сравнению с внутренней поверхностью внутреннего слоя 2 слоя отапливаемого помещения при отрицательных температурах воздуха окружающей среды. Следовательно, энергоемкость отапливаемого здания обусловлена максимально необходимыми ресурсозатратами на высокотемпературный энергоноситель системы отопления, поддерживающий расчетные параметры микроклимата в помещении по условию тепловых потерь через наружные ограждения - трехслойные железобетонные панели (см., например, СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха. М.: Стройиздат, 1997).The impact of daily changes in the air temperature of the surrounding building environment leads to the cyclical effect of heat fluxes from the outer 1 and inner 2 layers to the insulating layer 3, while the insulating layer 3, performing the main function of eliminating the passage of heat flux, prevents the transfer of heat from both the inner 2 layers to the outer 1 layer, and vice versa, including the presence of a higher temperature, for example, under the influence of solar radiation, the surface of the outer layer 1 in comparison with the inner surface th inner layer 2 layers of a heated room at negative ambient air temperatures. Consequently, the energy intensity of the heated building is due to the maximum required resource consumption for the high-temperature energy carrier of the heating system that supports the calculated microclimate parameters in the room under the condition of heat losses through the external fencing - three-layer reinforced concrete panels (see, for example, SNiP 2.04.05-91 Heating, ventilation, air conditioning M.: Stroyizdat, 1997).

Для снижения ресурсозатрат на производство, транспортировку и потребление высокотемпературного (90-150°С) теплоносителя, используемого в системе отопления здания (см., например, СНиП 2.04.07-86 Тепловые сети. М.: Стройиздат, 1987 (с изм. от 21.04.94 г.)), теплоизоляционный слой 3 выполнен из тонковолокнистого базальтового материала 7, расположенного в виде витых продольно вытянутых по длине панели пучков 8. Тогда в светлое время суток при наличии солнечной радиации с отрицательными температурами воздуха окружающей среды поверхность наружного 1 слоя теплопроводностью передает тепло тонковолокнистому базальтовому материалу 7 теплоизоляционного слоя 3, а в связи с тем что тонковолокнистый базальтовый материал 7 расположен в виде витых продольно вытянутых по длине панели пучков 8, наблюдается аккумулирование тепловой энергии по толщине теплоизоляционного слоя 3 (см., например, волокнистые материалы из базальтов. Украина, изд. «Техника» Киев, 1971-76 с ил.).To reduce resource costs for the production, transportation and consumption of high-temperature (90-150 ° С) coolant used in the heating system of a building (see, for example, SNiP 2.04.07-86 Heating networks. M.: Stroyizdat, 1987 (amended from 04.21.94 g.)), The heat-insulating layer 3 is made of fine-fiber basalt material 7 located in the form of twisted beams longitudinally elongated along the panel 8. Then, in the daytime in the presence of solar radiation with negative ambient temperatures, the surface of the outer 1 layer is warm conductivity transfers heat to the thin fibrous basalt material 7 of the heat-insulating layer 3, and due to the fact that the fine fibrous basalt material 7 is arranged in the form of twisted bundles 8 longitudinally elongated along the panel length, thermal energy is accumulated over the thickness of the heat-insulating layer 3 (see, for example, fibrous materials from basalts. Ukraine, publishing house "Technics" Kiev, 1971-76 with ill.).

При отсутствии солнечной радиации и/или в темное время суток саккумулированная в теплоизоляционном слое 3 теплота переходит через внутренний 2 слой в отапливаемое помещение, поддерживая параметры микроклимата в нем, что позволяет снизить расход высокотемпературного теплоносителя системы отопления.In the absence of solar radiation and / or at night, the heat accumulated in the heat-insulating layer 3 passes through the inner 2 layer into the heated room, maintaining the microclimate parameters in it, which reduces the consumption of high-temperature coolant in the heating system.

В дневное время суток при отопительном периоде эксплуатации здания тепловая энергия от теплообменного аппарата, преимущественно расположенного у наружного ограждения, например, из трехслойных железобетонных панелей наряду с прогревом внутреннего воздуха теплопроводностью передается внутреннему слою 2 и далее теплоизоляционному слою 3, где аккумулируется на витых продольно вытянутых пучках 8 тонковолокнистого базальтового материала 7, практически устраняя поступление теплового потока в наружный слой 1.In the daytime during the heating period of operation of the building, thermal energy from a heat exchanger, mainly located near the external fence, for example, from three-layer reinforced concrete panels, along with heating of the internal air, is transferred to the inner layer 2 and then to the insulating layer 3, where it is accumulated on twisted longitudinally elongated bundles 8 of thin-fiber basalt material 7, virtually eliminating the flow of heat into the outer layer 1.

Накопленная путем аккумулирования в теплоизоляционном слое 3 тепловая энергия в наступающее ночное время суток, когда допускается уменьшение нормированной температуры внутреннего воздуха за счет снижения расхода высокотемпературного теплоносителя системы отопления, особенно в офисах и производственных зданиях из-за сокращения наличия людей или их полного отсутствия, теплопроводностью передается через внутренний слой 2 в помещение. В результате обеспечивается ресурсосберегающая эксплуатация здания. Следовательно, выполнение теплоизоляционного слоя 2 из тонковолокнистого базальтового материала 7 в виде витых продольно вытянутых пучков 8 обеспечивает не только защиту от тепловых потерь, но и поддержание нормированного температурного режима в здании за счет отдачи тепла, которое было аккумулировано и в последующем передано внутреннему воздуху отапливаемого помещения.The thermal energy accumulated by accumulating in the heat-insulating layer 3 at the coming night time, when the normalized temperature of the internal air is allowed to decrease due to the reduction in the consumption of the high-temperature coolant of the heating system, especially in offices and industrial buildings due to the reduction in the presence of people or their complete absence, is transferred to the thermal conductivity through the inner layer 2 into the room. The result is a resource-efficient operation of the building. Therefore, the implementation of the heat-insulating layer 2 of fine-fibrous basalt material 7 in the form of twisted longitudinally elongated bundles 8 provides not only protection from heat loss, but also the maintenance of a normalized temperature regime in the building due to heat transfer, which was accumulated and subsequently transferred to the internal air of the heated room .

При отрицательных температурах окружающей среды армированные бетонные ребра определенной толщины представляют собой дополнительные «мостики холода», а устранение данного явления путем уменьшения толщин армированных бетонных ребер по периметру панели (по прототипу), конечно, снижает теплопотери. Но не всегда оправдано по прочности параметрам конструкции.At negative ambient temperatures, reinforced concrete ribs of a certain thickness represent additional “cold bridges”, and eliminating this phenomenon by reducing the thickness of reinforced concrete ribs around the panel perimeter (according to the prototype), of course, reduces heat loss. But not always justified in terms of strength design parameters.

Выполнение армированных бетонных шпонок, размещенных на противоположных торцах панели из материала с коэффициентом теплопроводности, в 2,5-3 раза меньшим, чем коэффициент теплопроводности материала армированных бетонных шпонок, проходящих через теплоизоляционный слой, приводит к местному перераспределению температурных и тепловых полей в местах контакта бетонных шпонок с основным материалом трехслойной панели. Температурное поле внешней окружающей среды с минусовой температурой воздействует на армированную бетонную шпонку на торце панели и температурное поле внутренней с минусовой температурой окружающей среды (например, расположение панели как перекрытия здания) с градиентом температур различной (до трехкратной) интенсивности, обусловленной теплопроводностью соответствующих материалов. В результате в месте контакта (фиг. 1) для торца панели, где возможно появление «мостиков холода», образуется температурно-тепловой пограничный слой (см., например, стр.68-77. Исаченко В.П. и др. Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1981, 416 с., ил.), обусловленный встречным направлением градиентов температур (grad t) внешней окружающей среды и теплового потока рассеивания (g_рас), определяющих тепловые потери панели от внутренней окружающей среды, например тепла помещения при использовании панели в качестве перекрытия здания. При этом толщина температурно-теплового пограничного слоя увеличивается при периодическом в течение суток разном изменении температуры воздуха окружающей среды от минусовых до нулевых и даже плюсовых. В то же время в месте контакта армированных бетонных шпонок, проходящих через теплоизоляционный слой, также образуется температурно-тепловой пограничный слой, обеспечивающий рассеивание теплового потока, определяющего тепловые потери как по внешнему и внутреннему железобетонному слою, так и теплоизоляционному слою, но со значением температурных градиентов, трехкратно меньшим, чем для наружных условий.The implementation of reinforced concrete dowels placed on opposite ends of the panel from a material with a thermal conductivity coefficient 2.5-3 times smaller than the thermal conductivity coefficient of the material of reinforced concrete dowels passing through the heat-insulating layer leads to local redistribution of temperature and thermal fields at the contact points of concrete dowels with the main material of the three-layer panel. The temperature field of the external environment with a minus temperature affects the reinforced concrete key at the end of the panel and the temperature field of the internal with a minus ambient temperature (for example, the location of the panel as a building floor) with a temperature gradient of various (up to three times) intensities due to the thermal conductivity of the corresponding materials. As a result, in the contact point (Fig. 1) for the end of the panel, where the appearance of “cold bridges” is possible, a temperature-thermal boundary layer is formed (see, for example, pp. 68-77. Isachenko VP and other Heat Transfer. M .: Energoizdat, 1981, 416 pp., Ill.), Caused by the opposite direction of the temperature gradients (grad t) of the external environment and the heat dissipation flux (g _races ), which determine the heat loss of the panel from the internal environment, for example, room heat when using panels as a building floor. At the same time, the thickness of the temperature-thermal boundary layer increases with a periodically varying change in ambient air temperature from minus to zero and even plus. At the same time, at the contact point of the reinforced concrete dowels passing through the heat-insulating layer, a temperature-thermal boundary layer is also formed, which ensures the dissipation of the heat flux, which determines the heat loss both in the outer and inner reinforced concrete layer, and in the insulating layer, but with the value of temperature gradients three times smaller than for outdoor conditions.

В результате наличия местных зон (армирование бетонных шпонок на торцах панели и в теплоизоляционном слое) перераспределение температурных и тепловых полей обеспечивает повышение теплотехнических свойств трехслойной ресурсосберегающей железобетонной панели в целом.As a result of the presence of local zones (reinforcement of concrete dowels at the ends of the panel and in the insulating layer), the redistribution of temperature and thermal fields provides an increase in the thermal properties of the three-layer resource-saving reinforced concrete panel as a whole.

Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что выполнение на внешней стороне армированной бетонной шпонки криволинейных канавок количеством не менее двух и/или попарно расположенных в виде продольно вытянутых синусоид обеспечивает поддержание нормированных прочностных параметров трехслойной ресурсосберегающей железобетонной панели при длительной эксплуатации в изменяющихся погодно-климатических условиях и вибрационных воздействиях за счет создания участков наибольшего сближения продольно перемещающихся термоупругих напряжений и сейсмических волн, в которых образуются узлы, вызывающие появление стоячих волн, их гасящие.The originality of the invention lies in the fact that the execution on the outside of the reinforced concrete tongue of curved grooves of at least two and / or pairwise arranged in the form of longitudinally elongated sinusoids ensures the maintenance of normalized strength parameters of a three-layer resource-saving reinforced concrete panel during long-term operation in changing weather and climatic conditions and vibration effects due to the creation of areas of greatest convergence of longitudinally moving therm inelastic stresses and seismic waves, in which nodes are formed that cause the appearance of standing waves, which suppress them.

Claims

A three-layer resource-saving reinforced concrete panel, including a heat-insulating layer, outer and inner reinforced concrete layers interconnected by rigid bonds, made in the form of reinforced concrete dowels passing through the heat-insulating layer, and reinforced concrete ribs placed around the perimeter of the panel, is additionally provided with at least two reinforced concrete dowels, which are placed on opposite ends of the panel, and reinforced concrete ribs in a section parallel to the panel layers, have areas q, determined from the ratio of the panel area, the thickness of its middle layer, the coefficients of thermal conductivity of the materials of the ribs, the layers of the panel, reinforcement and insulation, as well as the required heat transfer resistance, while the coefficient of thermal conductivity of the material of the reinforced concrete dowels passing through the heat-insulating layer is 2.5- 3 times higher than the coefficient of thermal conductivity of the material of reinforced concrete dowels placed on opposite ends of the panel, and the heat-insulating layer is made of fine fiber material and laid in the form of twisted beams longitudinally elongated along the panel length, characterized in that on the outer side of the reinforced concrete dowels passing through the heat-insulating layer, at least two pairwise arranged curved grooves in the form of sinusoids are longitudinally elongated from one end to the opposite, and the closest proximity of the pairwise arranged curved grooves are nodes that cause the formation of transverse standing waves.