арматура

Формула изобретения

Арматура сферических железобетонных оболочек и емкостей в виде сетки, отличающаяся тем, что в плоскую сетку объединены кольца с помощью соединительных элементов с зазорами в соединениях, обеспечивающих при предельной раздвижке колец за счет зазоров превращение плоской сетки в часть сферы, причем величина зазоров, удовлетворяющая требованию образования сферической арматуры, должна равняться частному от деления разности длин дуги, образованной кольцами одного ряда арматуры, и хорды, соединяющей концы дуги, на число зазоров в ряду.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, в частности к разновидностям арматуры для железобетонных сферических оболочек покрытий, для железобетонных сферических емкостей.

Сферические оболочки и сферические емкости являются высокоэффективными высокоэкономичными конструкциями. Сфера имеет наименьшую площадь поверхности, ограничивающую данный объем. Сферическая оболочка имеет двоякую кривизну, и при ее нагружении происходит равномерное распределение внутренних напряжений без их концентрации в отдельных точках или линиях наблюдается благоприятное соотношение растягивающих и сжимающих напряжений.

Известна арматура для железобетонных сферических оболочек в виде стержней, изогнутых по профилю оболочки (В.Н. Байков, Э.Е. Сигалов. Железобетонные конструкции. М.: Стройиздат, 1991, с. 466).

Недостатком указанной арматуры является наличие неудобств при ее подготовке и укладке. Известно, что поставляется арматура в виде прямых стержней, которые нужно изогнуть по кривой, являющейся частью окружности. А при укладке такая арматура должна фиксироваться с высокой точностью.

Вторым недостатком является несоответствие направлений внутренних напряжений в материале оболочки и ориентаций уложенной арматуры. Внутренние напряжения в материале оболочки, возникающие под действием собственного веса, дополнительной нагрузки или по другим причинам, действуют во всех направлениях, поскольку сферическая оболочка является пространственной конструкцией двоякой кривизны, а стержневая арматура располагается лишь в одном или в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Наиболее близкой (прототипом) является арматура в виде плоской металлической сетки, также применяемая при изготовлении сферических оболочек.

Недостатком этой арматуры является пространственная несовместимость плоской сетки и сферы. Сетка деформируется при укладке в оболочку лишь в одном направлении с образованием цилиндра. Поэтому сетка в оболочке в одном из взаимно перпендикулярных направлений располагается не по окружности, а в виде ломаной линии. Это обстоятельство не позволяет полностью использовать по назначению уложенную арматуру, т.е. снижает эффективность армирования.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. создание арматуры, не требующей подготовки перед укладкой в тело оболочки, точно укладывающейся на сферическую поверхность, воспринимающей напряжения, действующие во всех направлениях сферического сечения, в котором расположена арматура, и способной принимать плоскую форму при складировании и транспортировке с обеспечением возможности сворачивать ее в рулон.

Поставленная задача решается объединением стальных или других колец в плоскую сетку с помощью соединительных элементов с зазором в соединениях, обеспечивающих превращение плоской сетки в часть сферы при предельной раздвижке колец за счет зазоров. Причем величина зазоров, удовлетворяющая требованию образования сферической арматуры, должна равняться частному от деления разности длин дуги и хорды, соединяющей концы дуги, образованной одним рядом колец, на число зазоров.

Обоснованием возможности и целесообразности применения арматуры в виде колец является тот фактор, что любое сечение сферы плоскостью представляет круг, а его границы окружность. Поэтому любое кольцо, диаметр которого меньше диаметра данного шара, ложится всеми точками без зазоров на сферическую поверхность.

На фиг. 1 показан фрагмент одного ряда сетки, состоящей из колец 1, объединенных соединительными элементами 2 с зазорами между кольцами 3.

Такое относительное положение колец 1 и соединительных элементов 2 соответствует растянутому состоянию сетки, когда она уложена в тело сферической оболочки и сама представляет часть сферы.

На фиг. 2 показан тот же фрагмент одного ряда сетки, состоящей из колец 1, объединенных соединительными элементами 2 без зазоров между кольцами 1. Это относительное положение колец 1 и соединительных элементов 2 соответствует состоянию сетки в процессе хранения, когда она представляет плоскость и может быть уложена на плоской поверхности, свернута в рулон и многократно изогнута на 180^o.

На фиг. 3 показана конфигурация всей сетки в теле сферической оболочки квадратной в плане, опирающейся по периферии на фермы. Сетка в данном случае является частью сферы.

Знаками l, l₁ и т.д. обозначены длины хорд, соединяющих концы дуг, образованных кольцами одного ряда. Соответственно длины дуг, образованных кольцами одного ряда, обозначены как l, и т.д. Разность длин дуги и хорды для каждого ряда ; и т.д. равна сумме зазоров между кольцами. Величина каждого зазора в ряду равна частному от деления указанной разности на число зазоров n: (l"-l)/n; и т.д.

С помощью указанных несложных расчетов находят величины зазоров в каждом ряду сетки, а затем изготовляют сетку по заданной программе. Форма полотнищ сетки может быть различной. Для сферических оболочек покрытий, имеющих квадратную или прямоугольную форму в плане, целесообразна квадратная или прямоугольная форма полотнищ сетки до ее укладки в оболочку. Для сферических емкостей более целесообразной является форма полотнищ в виде вытянутого ромба, а также в виде комбинаций прямоугольников и треугольников.

Укладка предложенной сетки в теле оболочки осуществляется следующим образом. На сферическую опалубку укладывают заданный слой бетонной смеси, толщина которого примерно равна 1/3 полной толщины оболочки. Смесь уплотняют вибраторами или роликами и на нее укладывают арматуру в виде предлагаемой сетки. Затем укладывают последующие слои бетонной смеси и арматуры в соответствии с расчетными данными.

При нагружении оболочки кольцевая арматура противостоит воздействию напряжений, действующих в любых направлениях сечения сферы, в котором расположена арматура, поскольку направление изогнутого по окружности стержня меняется от 0 до 360^o.

Внедрение изобретения позволит заменять плоские и цилиндрические покрытия пологими сферическими оболочками, что обеспечивает экономию материалов 25-30% (В. Н. Байков, Э.Е. Сигалов. Железобетонные конструкции. М.: Стройиздат, 1991, с. 462).