способ защиты от динамических нагрузок арматурного каркаса строительных конструкций

Формула изобретения

1. СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК АРМАТУРНОГО КАРКАСА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, включающий бетонирование, продольное спиральное и линейное продольное армирование, причем линейную арматуру укладывают внутри угловых спиральных арматур, отличающийся тем, что в поперечном сечении строительной конструкции образуют две замкнутые забетонированные зоны, внешнюю формируют по периметру сечения, а внутреннюю - в ее центре, при этом отношение площади внешней замкнутой зоны S₁ к внутренней S₂ выбирают соответственно равным S₁ : S₂ = 0,7 - 3,5.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спиральную арматуру размещают по периметру сечения строительной конструкции с возможностью контакта между собой.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что спиральную арматуру устанавливают с перекрытием и повторением формы поперечного сечения строительной конструкции, при этом в углах спиральной арматуры размещают линейную.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в строительных конструкциях при возведении зданий в сейсмоопасных районах, фортификационных сооружениях и объектах гражданской обороны.

Известен способ защиты от динамических нагрузок строительных конструкций за счет повышения их прочностных характеристик, при котором образуют замкнутый металлический контур и замоноличивают его бетоном [1]

Известен также способ повышения сейсмостойкости строительных конструкций, реализованный в строительном элементе типа колонны, который включает продольное линейное армирование, продольное и поперечное спиральное армирование, замоноличивание бетоном [2]

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ защиты от динамических нагрузок арматурного каркаса строительных конструкций, включающий бетонирование, продольное спиральное и линейное продольное армирование, причем линейную арматуру укладывают внутри угловых спиральных арматур [3]

К недостатку указанного способа следует отнести то, что при интенсивных динамических нагрузках, возникающих при землетрясениях или взрывах, происходит потеря устойчивости продольной линейной арматуры, что влечет за собой разрушение всего арматурного каркаса строительных конструкций.

В основу изобретения поставлена задача повышения несущей способности арматурного каркаса строительных конструкций в зданиях, возводимых в сейсмоопасных регионах, в фортификационных сооружениях и объектах гражданской обороны, подвергающихся интенсивному сейсмоударному нагружению, за счет повышения прочности и деформативности без хрупкого разрушения несущих элементов арматурного каркаса, что повышает надежность и безопасность зданий и сооружений, а значит и сейсмостойкость при снижении объема металлоемкости и уменьшении сварочных работ при монтаже.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе защиты от динамических нагрузок арматурного каркаса строительных конструкций, включающем бетонирование, продольное спиральное и линейное продольное армирование, причем линейную арматуру укладывают внутри угловых спиральных арматур, в поперечном сечении строительной конструкции образуют две замкнутые забетонированные зоны; внешнюю формируют по периметру сечения, внутреннюю в ее центре, при этом отношение площади внешней замкнутой зоны S_I к внутренней S_II выбирают соответственно равным S_I:S_II 0,7-3,5.

Кроме того, спиральную арматуру размещают по периметру сечения строительной конструкции с возможностью контакта между собой. Помимо этого спиральную арматуру устанавливают с перекрытием и повторением формы поперечного сечения строительной конструкции, при этом в углах спиральной арматуры размещают линейную.

На фиг.1 изображено квадратное сечение арматурного каркаса строительной конструкции с установленными в ней по периметру сечения спиральными арматурами, контактирующими друг с другом, и линейной арматурой в угловых спиральных арматурах; на фиг.2 прямоугольное сечение арматурного каркаса строительной конструкции с установленными в нем по периметру сечения спиральными арматурами с взаимным перекрытием рядом лежащих арматур и линейной арматурой в спиралях по меньшей стороне сечения.

П р и м е р 1. Арматурный каркас строительной конструкции квадратного сечения (фиг.1).

В поперечном сечении арматурного каркаса строительной конструкции образуют две зоны: внешнюю зону I формируют из продольной спиральной арматуры 1, которая уложена по периметру сечения, повторяя его форму (квадрат), с возможностью контакта спиралей друг с другом, в угловые спиральные арматуры уложены линейная продольная арматура (арматурные стержни) 2. Площадь по всему сечению строительной конструкции заполнена бетоном 3 с образованием внутренней центральной зоны II. Отношение площади внешней зоны S_I к площади внутренней зоны S_II принято равным S_I:S_II 2,1.

Внешняя зона I ограничена железобетонными "пружинами", состоящими из спиральных продольных арматур 1 и бетона 3. Внутри этих зон значительно отдален момент ("точка") хрупкого разрушения бетона растягивающие напряжения удерживают спиральное армирование. В связи с этим, по сравнению с известными способами повышения сейсмостойкости строительных конструкций, при сейсмоударных знакопеременных нагрузках, возникающих при взрывах или землетрясениях, не происходит "оголение" линейных арматурных стержней 2 и они не теряют устойчивости, а работают в единой системе со спиральными арматурами и бетоном.

Внешняя зона I, ограниченная железобетонными "пружинами", замкнута вокруг внутренней центральной зоны II и поэтому является ограничителем поперечных деформаций и преждевременного образования трещин, не пропуская к внутренней центральной зоне II никаких сдвигающих нагрузок и перерезывающих сил и создавая тем самым благоприятные условия для работы центрального ядра на сжимающие нагрузки. Выполненная целиком из бетона 3 эта зона благоприятно работает на сжимающие нагрузки.

Растягивающие нагрузки в основном воспринимаются продольными армирующими элементами 1 и 2. При этом продольная деформативность составляет = 12 х 10^-3, что в 5 раз превышает деформативность существующих строительных конструкций. Такая высокая деформативность строительной конструкции исключает хрупкий характер ее разрушения, повышает несущую способность арматурных каркасов строительных конструкций при сейсмическом воздействии.

П р и м е р 2. Арматурный каркас строительной конструкции прямоугольного сечения (см. фиг.2). В поперечном сечении строительной конструкции образуют две зоны: внешнюю зону I формируют из продольной спиральной арматуры, которая уложена по периметру сечения, повторяя его форму (прямоугольник) с возможностью перекрытия рядом находящихся спиралей. Причем площадь перекрытия 4 составляет всего около 10% от площади сечения одной спиральной арматуры. По меньшим сторонам прямоугольника в спиральные арматуры уложена линейная продольная арматура (арматурная проволока) 2. Площадь по всему сечению арматурного каркаса строительной конструкции заполнена бетоном 3 с образованием внутренней центральной зоны II. Отношение площади внешней зоны S_I к площади внутренней зоны S_II в этом примере составляет S_I:S_II 3,14. В данном примере площадь внешней зоны I (площадь железобетонных "пружин") увеличена почти в 1,5 раза относительно площади внутренней центральной зоны II. Количество линейной продольной арматуры 2 также увеличено в 1,5 раза относительно первого примера. Предельная деформативность составляет = 15 х 10^-3, что в 8 раз превышает деформативность существующих строительных конструкций.

Увеличение площади внешней зоны и введение подстраховки в виде перекрытия 4 рядом находящихся спиралей практически исключает воздействие на внутреннюю центральную зону II сдвигающих нагрузок и перерезывающих сил и предотвращает преждевременное образование трещин. Количество продольной линейной арматуры 2 не оказывает существенного влияния на работу строительной конструкции, но позволяет заменить арматурные стержни на арматурную проволоку меньшего диаметра. Высокая деформативность строительной конструкции и наличие внешней зоны I (ограничителя переpезывающих сил) исключает хрупкий характер ее разрушения, повышают несущую способность арматурных каркасов строительных конструкций при сейсмическом воздействии. Использование предложенного способа защиты от динамических нагрузок арматурного каркаса строительных конструкций позволит повысить безопасность и надежность зданий при интенсивных сейсмических воздействиях в 1,5-2,0 раза, сократить объем сварочных работ в 3-4 раза, что приводит к сокращению трудозатрат, экономии электроэнергии и упрощению технологии сборки.