RU2059777C1 - Method for making prestressed reinforced concrete structures - Google Patents

Abstract

FIELD: civil engineering. SUBSTANCE: erection of large-size and long-span structures with on-site installation of prestresses reenforcement bars. Value of prestressing is normalized according to relation between prestressing under constant load and prestressing under changeable load. EFFECT: simplified process, reduced labor consumption, elongated span, enhanced reliability. 6 dwg

Description

Изобретение относится к строительству зданий и сооружений различного назначения. The invention relates to the construction of buildings and structures for various purposes.

Известен способ предварительного напряжения арматуры на бетон, применяемый для его обжатия с целью повышения трещиностойкости и жесткости. При этом напрягаемая арматура пропускается в специально предусмотренные в сечении конструкции каналы с последующим инъекцированием в них раствора с целью исключения коррозии стали (1). A known method of prestressing reinforcement on concrete, used to compress it in order to increase crack resistance and stiffness. At the same time, prestressing reinforcement is passed into channels specially provided for in the section of the structure, followed by injection of a solution into them in order to prevent steel corrosion (1).

Недостатки способа: сложность контроля плотного заполнения каналов раствором омоноличивания. При образовании же воздушных пузырьков в растворе создаются реальные условия для ускоренной коррозии стали и внезапного обрушения конструкций. Кроме этого нормирование допускаемых эксплуатационных напряжений при обжатии бетона сопряжено с повышением его массивности, расходом материалов и ресурсов. Способ нерационально использует длинномерные канаты. The disadvantages of the method: the difficulty of controlling the dense filling of channels with a monolithic solution. When air bubbles form in the solution, real conditions are created for accelerated corrosion of steel and sudden collapse of structures. In addition, the rationing of permissible operational stresses during compression of concrete is associated with an increase in its bulk, consumption of materials and resources. The method irrationally uses long ropes.

Известно внешнее напряжение арматуры на бетон с целью его обжатия при ее расположении вне поперечного сечения, например, блоков пролетного строения моста (2). The external stress of reinforcement on concrete is known for the purpose of compressing it when it is located outside the cross section, for example, bridge spans (2).

Недостатки: отсутствие сцепления напрягаемой арматуры при воздействии температурного нагрева повышает эксплуатационные напряжения; расчетный перерасход стали составляет 25% требуется спецзащита от механических повреждений и коррозии. Disadvantages: the lack of adhesion of prestressing valves when exposed to temperature heating increases operational stresses; design overrun of steel is 25%; special protection is required against mechanical damage and corrosion.

Известны монолитные перекрытия, изготовленные с применением ненапрягаемой арматуры низкой прочности, что допускает перерасход стали (3). Known monolithic ceilings made using non-tensile reinforcement of low strength, which allows overuse of steel (3).

Несмотря на массивность балочных плит и расход бетона им свойственен малый пролет (2,2 2,7 м) и наличие ребер, которое усложняет устройство опалубки; наличие внутренних колонн с малым шагом (5 7 м), снижает технологичность производственных процессов при эксплуатации. Обычно при этом применяется единая марка бетона и его плотность, что при повышенной трудоемкости ведет к перерасходу цемента. Despite the massiveness of the beam slabs and the consumption of concrete, they are characterized by a small span (2.2 2.7 m) and the presence of ribs, which complicates the formwork device; the presence of internal columns with a small pitch (5 7 m), reduces the manufacturability of production processes during operation. Usually, a single brand of concrete and its density are used in this case, which, with increased laboriousness, leads to overuse of cement.

Наиболее близким решением является способ изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций для индустриального производства сборного преднапряженного железобетона путем натяжения арматуры на упоры и последующего монолитного бетонирования в построечных условиях (4). The closest solution is a method of manufacturing prestressed reinforced concrete structures for the industrial production of precast prestressed reinforced concrete by tensioning reinforcement on stops and subsequent monolithic concreting in building conditions (4).

Недостатками способа являются трудоемкость и недостаточная жесткость предварительно напряженных железобетонных изделий. The disadvantages of the method are the complexity and insufficient rigidity of prestressed concrete products.

Целью изобретения является упрощение производства работ при экономии трудозатрат, увеличении пролета, рациональном использовании свойств материалов и повышении надежности эксплуатации. The aim of the invention is to simplify the production of work while saving labor costs, increasing span, rational use of the properties of materials and increasing the reliability of operation.

Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций для индустриального производства сборного преднапряженного железобетона путем натяжения арматуры на упоры и последующего монолитного бетонирования в построечных условиях, канатную арматуру натягивают на защемленные в частях здания или сооружения упоры, с постоянным закреплением второго конца в гнезде колодки клином, соединяют посредством прищепок из кусков, высокопрочной проволоки с ненапрягаемыми арматурными сетками и посредством хомутов с ребрами перемычками через прокладки с подвесной опалубкой, а монолитное бетонирование производят в два этапа, при этом на первом этапе производят бетонирование при начальном контролируемом удлинении канатной арматуры при ее натяжении, соответствующем напряжению в ней 0,35 R_sn, а на втором этапе суммарное напряжение в арматуре с учетом усилия от нагрузки равно 0,7 R_sn, где R_sn нормативное сопротивление канатной арматуры растяжению.This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing prestressed reinforced concrete structures for the industrial production of precast reinforced concrete by tensioning the reinforcement on the stops and subsequent monolithic concreting in building conditions, the rope reinforcement is pulled on the stops fixed in parts of the building or structure, with the second end being permanently fixed in a wedge of a shoe pad, connected by means of clothespins from pieces, a high-strength wire with non-tensioned reinforcing nets and by clamps with the edges of the webs through the gasket with outboard shuttering and concreting the monolithic produced in two stages, the first stage produce concreting at initial elongation of the cable-controlled valve when it is tensioned, the corresponding voltage therein 0,35 R _sn, and the second stage, the total stress in the reinforcement, taking into account the efforts from the load, is 0.7 R _sn , where R _{sn is the} standard tensile strength of the cable reinforcement.

На фиг. 1 изображен план изготавливаемой конструкции с расположением гидродомкрата; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 узел В на фиг. 2; на фиг. 5 узел Г на фиг. 2; на фиг. 6 схемы усилий в канатах при их постоянном натяжении на упоры, и возникающих от нагрузки. In FIG. 1 shows a plan of the fabricated structure with the location of the hydraulic jack; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 section BB in FIG. 1; in FIG. 4 node B in FIG. 2; in FIG. 5 node G in FIG. 2; in FIG. 6 schemes of effort in the ropes with their constant tension on the stops, and arising from the load.

Предлагаемый способ изготовления предварительно-напряженных железобетонных конструкций включает:
устройство упоров 1, постоянно заделанных в элемент или в часть здания или сооружения;
закрепление в упорах 1 распределительных балок 2, объединенных с анкерными колодками 3 с коническими гнездами для полых стопорных клиньев 4;
соосная установка гидродомкрата 5 совместно с протарированной насосной станцией с его временным креплением к балке 2;
проектная анкеровка одного конца каната 6 в колодке 3 с помощью клина 4;
заведение другого конца каната 6 в гнездо колодки 3;
продевание клина 4 через конец каната 6 с временным закреплением последнего в зажиме гидродомкрата 5.The proposed method for the manufacture of prestressed concrete structures includes:
the device stops 1, constantly embedded in an element or part of a building or structure;
securing in the stops 1 distribution beams 2, combined with anchor blocks 3 with conical slots for hollow locking wedges 4;
coaxial installation of a hydraulic jack 5 together with a calibrated pump station with its temporary fastening to the beam 2;
design anchoring of one end of the rope 6 in block 3 using a wedge 4;
the establishment of the other end of the rope 6 in the socket block 3;
threading the wedge 4 through the end of the rope 6 with temporary fixation of the latter in the clamp of the hydraulic jack 5.

создание давления в гидрокамере домкрата 5, синхронное с повышением усилия и преднапряжения в канате 6 с контролем удлинения на основе диаграммы растяжения стали
(Δl=ε_k; Δl

l)
постоянное закрепление после проектного удлинения второго конца каната 6 в гнезде колодки 3 клином 4;
установка с расчетным шагом облегченных железобетонных брусков-перемычек 7 на канаты 6;
раскатка на бруски-перемычки 7 по схеме эпюры изгибающего момента от равномерно распределенной нагрузки сварных рулонных сеток 8 с креплением прищепками 9 из кусков высокопрочной проволоки;
установка с расчетным шагом на бруски-перемычки 7 перевернутых хомутов из круглой стали с нарезкой резьбы 10 для крепления опалубочных щитов 11 с помощью квадратных железобетонных прокладок 12 и прижимных полос 13;
укладка, формовка и твердение нижнего слоя из легкого бетона 14 (Д 1500 В30) для омоноличивания с гарантированным сцеплением изделий 5, 7, 8 с высотой слоя h₁;
укладка, формовка и твердение верхнего слоя неавтоклавного ячеистого пневмобетона 15 (Д900; В 5) высотой слоя h₂ для повышения сопротивления местному продавливанию тонкостенного бетона 14, а также, например, для обеспечения звукоизоляции перекрытий или теплоизоляции покрытий.the creation of pressure in the hydraulic chamber of the jack 5, synchronous with an increase in force and prestressing in the rope 6 with control of elongation based on the tensile diagram of steel
(Δl = ε _k ; Δl

l)
permanent fixation after the project extension of the second end of the rope 6 in the socket 3 by the wedge 4;
installation with a calculated step of lightweight reinforced concrete bars-jumpers 7 on the ropes 6;
rolling on bars-jumpers 7 according to the diagram of the diagram of bending moment from a uniformly distributed load of welded roll nets 8 with fastening with clothespins 9 from pieces of high-strength wire;
installation with a calculated step on the jumper bars 7 of inverted round steel clamps with thread 10 for fastening the shuttering boards 11 using square reinforced concrete gaskets 12 and pressure strips 13;
laying, molding and hardening of the lower layer of light concrete 14 (D 1500 V30) for monolithic with guaranteed adhesion of products 5, 7, 8 with a layer height h ₁ ;
laying, molding and hardening of the upper layer of non-autoclaved cellular concrete 15 (D900; B 5) with a layer height of h ₂ to increase the resistance to local bursting of thin-walled concrete 14, as well as, for example, to provide sound insulation of ceilings or thermal insulation of coatings.

Применение способа отличается надежностью, обеспечивая эксплуатацию преднапряженного монолитного изделия в проектные сроки службы железобетона, изготовленного из деталей 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 15. Обеспечению соответствующих гарантий способствует апробация применения клиновых зажимов в заводской технологии изготовления преднапряженного железобетона. The application of the method is reliable, ensuring the operation of a prestressed monolithic product in the design life of reinforced concrete made of parts 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 15. The guarantee of the use of wedge clamps is facilitated by testing factory technology for the manufacture of prestressed concrete.

Реальность длительной консервации (сцеплением созданных при изготовлении сил упругости в преднапряженных балках с канатной арматурой) подтверждается экспериментально. Так, после их разгрузки, несмотря на значительность трещин от нагрузки, близкой к разрушающей, наблюдалась тенденция к снижению прогибов, а при повышенном внецентренном обжатии полное их исключение с регенерацией выгибов. При постоянном преднапряжении омоноличенных канатов, т.е. при отсутствии процесса ползучести бетона омоноличивания, прогибы существенно снизятся. И наоборот, степень рационального использования свойств высокопрочных арматурных канатов в связи со снижением потерь их предварительного напряжения вследствие ползучести бетона возрастет. Причем из-за алгебраического суммирования первичного натяжения канатов с вторичными, вызванными усилиями от поперечного загружения монолитной конструкции, сохраняется стабильность созданного преднапряжения канатов в пределах их деформирования совместно с фактором сцепления. Реализуется и возможность управления дифференциацией взаимодействия преднапряжения (P_spN_упр) с усилиями от постоянной (N_пост) и временной (N_вр) нагрузки по преобразованным и уточненным неравенствам
N_пост < N_вр < P_sp N_упр ≅ 0,35 R_snA_sn; (1)
(N_полн + P_sp) ≅ 0,70R_snA_sn, (2) где N_пост усилие от полной нагрузки на расчетной грузовой площади, равна
N_полн N_пост + N_вр (3)
Выбор прочности слоев бетона (В) совместно с толщиной (h₁ и h₂) оптимизирует величину усилий от постоянной нагрузки и по (1) и (2) рациональный расход канатной арматуры с соответствующей технологической оснасткой.The reality of long-term preservation (by adhesion created by the manufacture of elastic forces in prestressed beams with rope reinforcement) is confirmed experimentally. So, after their unloading, despite the significance of cracks from the load, which is close to destructive, a tendency to a decrease in the deflections was observed, and with increased eccentric compression their complete exclusion with the regeneration of the deflections. With constant prestressing of monopolized ropes, i.e. in the absence of a creep process of monolithic concrete, deflections will be significantly reduced. And vice versa, the degree of rational use of the properties of high-strength reinforcing ropes will increase due to a decrease in their prestress losses due to concrete creep. Moreover, due to the algebraic summation of the primary tension of the ropes with secondary, caused by the efforts from the transverse loading of the monolithic structure, the stability of the created prestressing of the ropes within their deformation together with the adhesion factor is maintained. It also implements the ability to control the differentiation of the interaction of prestressing (P _sp N _CPR ) with efforts from a constant (N _post ) and temporary (N _BP ) load according to the transformed and refined inequalities
N _post <N _Bp <P _sp N _simp ≅ 0,35 R _sn A _sn; (one)
(N _full + P _sp ) ≅ 0.70R _sn A _sn , (2) where N _post force from full load on the estimated cargo area is
N _full N _post + N _bp (3)
The choice of the strength of the concrete layers (B) together with the thickness (h ₁ and h ₂ ) optimizes the amount of effort from constant load and, according to (1) and (2), the rational consumption of wire reinforcement with the corresponding technological equipment.

Способ обеспечивает увеличение пролетов монолитных перекрытий в несколько раз при экономии материалов и ресурсов за счет исключения дополнительного армирования и увеличения размеров бетонных сечений, обусловленных необходимостью восприятия усилий, возникающих при съеме с поддона, транспортировании и монтаже сборных преднапряженных конструкций, свойственных технологии изготовления, принятой прототипом. Снижается трудоемкость вследствие упрощения армирования при использовании высокопрочных канатов, имеющих повышенную заводскую длину в составе, например, перекрытий, лишенных внешних ребер, требующих усложнения арматурных и опалубочных работ. The method provides an increase in spans of monolithic ceilings by several times while saving materials and resources by eliminating additional reinforcement and increasing the size of concrete sections, due to the need to perceive the forces arising from removal from the pallet, transportation and installation of prefabricated prestressed structures characteristic of the manufacturing technology adopted by the prototype. The complexity is reduced due to the simplification of reinforcement when using high-strength ropes having an increased factory length in the composition, for example, floors, devoid of external ribs, requiring the complication of reinforcing and formwork.

Claims (1)

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ для индустриального производства сборного преднапряженного железобетона путем натяжения арматуры на упоры и последующего монолитного бетонирования в построечных условиях, отличающийся тем, что канатную арматуру натягивают на защемленные в частях здания или сооружения упоры с постоянным закреплением второго конца в гнезде колодки клином, соединяют посредством прищепок из кусков высокопрочной проволоки с ненапрягаемыми арматурными сетками и посредством хомутов с ребрами-перемычками через прокладки с подвесной опалубкой, а монолитное бетонирование производят в два этапа, при этом на первом этапе производят бетонирование при начальном контролируемом удлинении канатной арматуры при ее натяжении, соответствующем напряжению в ней 0,35 R_s n, а на втором этапе суммарное напряжение в арматуре с учетом усилия от нагрузки равно 0,7 R_s n, где R_s n - нормативное сопротивление канатной арматуры растяжению.METHOD FOR MAKING PRELIMINARY STRESSED REINFORCED CONCRETE STRUCTURES for industrial production of precast prestressed reinforced concrete by tensioning reinforcement on stops and subsequent monolithic concreting in building conditions, characterized in that the cable reinforcement is stretched to the clamped end brackets in the building are connected by means of clothespins from pieces of high-strength wire with non-tensioned reinforcing mesh and by Utov-webs with ribs of seat suspension with formwork and monolithic concreting is carried out in two stages, the first stage produce concreting at initial elongation of the cable-controlled valve when it is tensioned, the corresponding voltage therein 0,35 R _{s n,} and the second stage, the total stress in the reinforcement, taking into account the efforts from the load, is 0.7 R _{s n} , where R _{s n} is the standard tensile strength of the cable reinforcement.

Images