Строительный элемент
Сущность: строительный элемент содержит полку в растянутой зоне с замоноличенной арматурой и продольное ребро. Он выполнен из сталефибробетона с фибровым армированием стальными фибрами, распределенными согласно полям напряжений, с длиной стальных фибр не меньшей 1,25 толщины поперечного сечения строительного элемента в растянутой зоне, и с длиной стальных фибр меньшей толщины поперечного сечения строительного элемента в сжатой зоне. Арматура выполнена в виде, по крайней мере, одного стержня, продольно замоноличенного в полке, при этом продольное ребро установлено по центру строительного элемента, и места его сопряжения с полкой соединены вутами. Строительный элемент может быть снабжен в сжатой зоне дополнительной полкой, выполненной из сталефибробетона с фибровым армированием стальными фибрами, распределенными согласно полям напряжений, с длиной стальных фибр меньшей толщины сечения строительного элемента в сжатой зоне, и укрепленной на продольном ребре, места сопряжения с которым соединены вутами. Кроме того, он может быть снабжен плоским сплошным элементом, предназначенным для соединения с полкой в растянутой зоне и выполненным из сталефибробетона с фибровым армированием стальными фибрами, распределенными согласно полям напряжений, с длиной стальных фибр не меньшей 1,25 толщины поперечного сечения плоского сплошного элемента по обеим продольным сторонам которого жестко закреплены вертикальными участками Г-образные металлические профили, связанные анкерами, замоноличенными в плоском сплошном элементе параллельно его торцам.
Технический результат: расширение области применения, снижение материалоемкости и веса при обеспечении заданных эксплуатационных характеристик.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве элемента покрытия или перекрытия при возведении, восстановлении и реконструкции гражданских зданий.
Известен строительный элемент, в частности, металлический профиль тавровой или двутавровой формы, содержащий полку в растянутой зоне и продольное ребро (см. Металлические конструкции. В 3-х томах. Т. 1.Общая часть (Справочник проектировщика)/ Под общей ред. В.В.Кузнецова (ЦНИИ проект сталь конструкция им. Н.П.Мельникова. - М.: Изд-во АСВ,1998, стр. 113).
Недостатком описанного строительного элемента является узкая область применения, обусловленная использованием его в качестве несущего элемента перекрытия.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является строительный элемент, в частности, ребристая железобетонная плита перекрытия, содержащий полку в растянутой зоне с замоноличенной арматурой, выполненной в виде сварных каркасов и сетки, и продольные ребра (см. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. Учебник для вузов. - М.: Стройиздат, стр. 299).
Недостатками описанного строительного элемента являются узкая область применения, обусловленная использованием преимущественно для прокладки коммуникаций в междуэтажных перекрытиях гражданских зданий, а также высокая материалоемкость и большой вес вследствие выполнения описанного элемента из железобетона с арматурой в виде сварных каркасов и сетки.
Предлагаемым изобретением решается задача расширения области применения путем использования в качестве рядового строительного элемента междуэтажного и чердачного перекрытий, а также снижение материале-емкости и, как следствие, веса строительного элемента при обеспечении эксплуатационных характеристик.
Для достижения данного технического результата строительный элемент, содержащий полку в растянутой зоне с замоноличенной арматурой и продольное ребро, выполнен из сталефибробетона с фибровым армированием стальными фибрами, распределенными согласно полям напряжений, с длиной стальных фибр не меньшей 1,25 толщины поперечного сечения строительного элемента в растянутой зоне, и с длиной стальных фибр меньшей толщины поперечного сечения строительного элемента в сжатой зоне, арматура выполнена в виде, по крайней мере, одного стержня, продольно замоноличенного в полке, при этом продольное ребро установлено по центру строительного элемента и места его сопряжения с полкой соединены вутами.
Строительный элемент может быть снабжен в сжатой зоне дополнительной полкой, выполненной из сталефибробетона с фибровым армированием стальными фибрами, распределенными согласно полям напряжений, с длиной стальных фибр меньшей толщины поперечного сечения строительного элемента в сжатой зоне, и укрепленной на продольном ребре, места сопряжения с которым соединены вутами.
Кроме того, строительный элемент может быть снабжен плоским сплошным элементом, предназначенным для соединения с полкой в растянутой зоне и выполненным из сталефибробетона с фибровым армированием стальными фибрами, распределенными согласно полям напряжений, с длиной стальных фибр не меньшей 1,25 толщины поперечного сечения плоского сплошного элемента, по обеим продольным сторонам которого жестко закреплены вертикальными участками Г-образные металлические профили, связанные анкерами, замоноличенными в плоском сплошном элементе параллельно его торцам.
Расширение области применения путем использования в качестве рядового строительного элемента междуэтажного и чердачного перекрытий, а также снижение материалоемкости и веса строительного элемента при обеспечении эксплуатационных характеристик обусловливается выполнением строительного элемента из сталефибробетона с фибровым армированием стальными фибрами, распределенными согласно полям напряжений, с длиной стальных фибр не меньшей 1,25 толщины поперечного сечения строительного элемента в растянутой зоне и меньшей толщины поперечного сечения строительного элемента в сжатой зоне, выполнением арматуры в виде, по крайней мере, одного стержня, продольно замоноличенного в полке, установлением продольного ребра по центру строительного элемента и соединения вутами мест его сопряжения с полкой.
Для достижения устойчивости продольного ребра при возрастании нагрузок строительный элемент может быть снабжен в сжатой зоне дополнительной полкой, выполненной из сталефибробетона с фибровым армированием стальными фибрами, распределенными согласно полям напряжений, с длиной стальных фибр меньшей толщины поперечного сечения строительного элемента в сжатой зоне, и укрепленной на продольном ребре, места сопряжения с которым соединены вутами.
Расширение области применения путем использования предлагаемого элемента в конструкции чердачного перекрытия обусловливает то, что строительный элемент может быть снабжен плоским сплошным элементом, предназначенным для соединения с полкой в растянутой зоне и выполненным из сталефибробетона с фибровым армированием стальными фибрами, распределенными согласно полям напряжений, с длиной стальных фибр не меньшей 1,25 толщины поперечного сечения плоского сплошного элемента, по обеим продольным сторонам которого жестко закреплены вертикальными участками Г- образные металлические профили, связанные анкерами, замоноличенными в плоском сплошном элементе параллельно его торцам. Это позволяет увеличить ширину полки в растянутой зоне строительного элемента
и, следовательно, уменьшить количество применяемых основных строительных элементов, что также способствует снижению веса при сохранении эксплуатационных характеристик.
Применение сталефибробетона с фибровым армированием стальными фибрами с длиной не меньшей 1,25 толщины поперечного сечения строительного элемента в растянутой зоне обусловлено размещением стальных фибр в плоскости действия растягивающих напряжений, обеспечивая их рациональное использование.
Применение сталефибробетона с фибровым армированием стальными фибрами с длиной меньшей толщины поперечного сечения строительного элемента в сжатой зоне обусловлено размещением стальных фибр произвольно, преимущественно, перпендикулярно продольной оси строительного элемента для восприятия сжимающих усилий, что также обеспечивает их рациональное использование.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен строительный элемент, на фиг.2 схематично изображен строительный элемент с дополнительной полкой в сжатой зоне, на фиг 3 схематично изображен строительный элемент с плоским сплошным элементом, на фиг.4 то же, с дополнительной полкой в сжатой зоне.
Строительный элемент (фиг.1, 2, 3, 4) содержит полку 1 в растянутой зоне А с замоноличенной арматурой 2 и продольное ребро 3, верхняя часть которого расположена в сжатой зоне В, а нижняя - в растянутой зоне А.
Строительный элемент выполнен из сталефибробетона с фибровым армированием стальными фибрами, распределенными согласно полям напряжений, с длиной стальных фибр не меньшей 1,25 толщины поперечного сечения строительного элемента, в частности, полки 1 и нижней части продольного ребра 3 в растянутой зоне А для расположения стальных фибр в направлении действия растягивающих напряжений, возникающих в строительном элементе от действия внешних нагрузок, и с длиной стальных фибр меньшей толщины поперечного сечения строительного элемента, в частности,
в верхней части продольного ребра 3 в сжатой зоне для расположения стальных фибр перпендикулярно действию сжимающих усилий от внешних нагрузок.
Поля напряжений определяются в результате статического расчета строительного элемента, выполненного с помощью программ для электронно-вычислительных машин, например, «Мираж», SCAD, реализующих метод конечных элементов (см. Ржаницын А.Р. Строительная механика: Учеб пособие для вузов. - М.: Высш. школа, 1982, стр. 313-336).
Арматура 2 выполнена в виде, по крайней мере, одного стержня продольно замоноличенного в полке 1. Количество стержней, их диаметр и класс определяются согласно расчетам строительного элемента по несущей способности, трещиностойкости и деформациям.
Продольное ребро 3 размещено по центру строительного элемента и места его сопряжения с полкой 1 соединены вутами 4.
В случае действия больших нагрузок на перекрытие для обеспечения устойчивости продольного ребра 3 строительный элемент (фиг.2, 4) может быть снабжен в сжатой зоне В дополнительной полкой 5, выполненной из сталефибробетона с фибровым армированием стальными фибрам, распределенными согласно полям напряжений, с длиной стальных фибр меньшей толщины поперечного сечения строительного элемента в сжатой зоне В, укрепленной на продольном ребре 3, места сопряжения с которым соединены вутами 6.
Кроме этого, строительный элемент (фиг.3, 4) может быть снабжен плоским сплошным элементом 7, предназначенным для соединения с полкой 1 в растянутой зоне А и выполненным из сталефибробетона с фибровым армированием стальными фибрами, распределенными согласно полям напряжений, с длиной стальных фибр не меньшей 1,25 толщины поперечного сечения плоского сплошного элемента 7. По обеим продольным сторонам которого жестко закреплены вертикальными участками Г-образные металлические профили 8, например, стальные уголки. Они связаны между собой
анкерами 9, замоноличенными в плоском сплошном элементе 7 параллельно его торцами и осуществляющими дополнительное армирование в пролете данного элемента 7.
Присоединение плоского сплошного элемента 7 к основному строительному элементу осуществляется, например, наложением и закреплением горизонтальных участков Г-образных металлических профилей 8 на полку 1 (на чертеже не показано) или путем укладки их в продольные пазы полки 1, размеры которых совпадают с размерами горизонтальных участков Г-образных элементов крепления 8 (фиг.3, 4).
Работа строительного элемента заключается в том, что междуэтажные или чердачные перекрытия образуют укладкой вплотную друг к другу строительных элементов с полкой в растянутой зоне, обеспечивающее получение в помещениях гладкого потолка. При монтаже чердачного перекрытия целесообразно использование плоского сплошного элемента, позволяющего увеличить размеры полки в растянутой зоне.
Применение предлагаемого строительного элемента обеспечивает возможность восстановления и реконструкции зданий, являющихся, в частности, памятниками архитектуры, средствами малой механизации.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения обусловливает расширение области применения, приводит к снижению его материалоемкости и веса при обеспечении эксплуатационных характеристик, а также к уменьшению стоимости и трудозатрат.
1. Строительный элемент, содержащий полку в растянутой зоне с замоноличенной арматурой и продольное ребро, отличающийся тем, что он выполнен из сталефибробетона с фибровым армированием стальными фибрами, распределенными согласно полям напряжений, с длиной стальных фибр не меньшей 1,25 толщины поперечного сечения строительного элемента в растянутой зоне, и с длиной стальных фибр меньшей толщины поперечного сечения строительного элемента в сжатой зоне, арматура выполнена в виде, по крайней мере, одного стержня, продольно замоноличенного в полке, при этом продольное ребро установлено по центру строительного элемента и места его сопряжения с полкой соединены вутами.
2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен в сжатой зоне дополнительной полкой, выполненной из сталефибробетона с фибровым армированием стальными фибрами, распределенными согласно полям напряжений, с длиной стальных фибр меньшей толщины поперечного сечения строительного элемента в сжатой зоне, и укрепленной на продольном ребре, места сопряжения с которым соединены вутами.
3. Элемент по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен плоским сплошным элементом, предназначенным для соединения с полкой в растянутой зоне и выполненным из сталефибробетона с фибровым армированием стальными фибрами, распределенными согласно полям напряжений, с длиной стальных фибр не меньшей 1,25 толщины поперечного сечения плоского сплошного элемента, по обеим продольным сторонам которого жестко закреплены вертикальными участками Г-образные металлические профили, связанные анкерами, замоноличенными в плоском сплошном элементе параллельно его торцам.
