УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСИЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЛОК

Полезная модель относится к области строительства, а именно к конструкциям, применяемым для усиления работающих под нагрузкой балок.
Известно устройство для усиления железобетонных балок и плит [RU 53693, U1, E04G 23/02, 27.05.2006], образованное подкладными металлическими уголками и хомутами, а также корытообразным металлическим профилем, заполненным бетонной или другой твердеющей смесью и с присоединенной к его внутренней поверхности арматурой.
Недостатком устройства является относительно низкая эффективность сдерживания растягивающего напряжения, возникающего в железобетонной балке.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство [RU 139739, U1, E04G 23/02, 20.04.2014], образованное корытообразным профилем, прикрепленным стяжными хомутами к балке, причем, корытообразный профиль и хомуты выполнены из нескольких слоев углеродного волокна, пропитанного полимерным связующим, а хомуты подсоединены к балке под острым углом к ее продольной оси.
Недостатком устройства является относительно низкая эффективность сдерживания растягивающего напряжения, возникающего в железобетонной балке, поскольку основной эффект сдерживания возложено на горизонтально закрепленные на нижней поверхности балки слои углеродного волокна, пропитанные полимерным связующим, имеющие ограниченные возможности по сдерживанию растягивающего напряжения.
Задача, которая решается в полезной модели, является повышение надежности и несущей способности железобетонных балок.
Требуемый технический результат заключается в повышении эффективности сдерживания растягивающего напряжения, возникающего в железобетонной балке, для повышения ее надежности и несущей способности.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, устройство для усиления железобетонных балок выполнено из многослойного углеродного волокна, пропитанного полимерным связующим, и жестко соединено с нижней поверхностью железобетонной балки, согласно полезной модели, это устройство представляет собой, по крайней мере, одну ферму в виде правильной треугольной или четырехугольной призмы, образованной многократным поочередным наложением одного слоя углеродного волокна вдоль ребер и наложением двух слоев углеродного волокна под углом друг к другу с охватом ребер и граней, а слои углеродного волокна, охватывающие ребра и грани, направлены под прямым углом друг к другу, при этом, по крайней мере, одна ферма жестко соединена своей гранью с нижней поверхностью железобетонной балки.
На чертеже представлены:
на фиг. 1 - устройство для усиления железобетонных балок для частного случая в виде одной правильной треугольной призмы;
на фиг. 2 - пример соединения заявленного устройства к железобетонной балке.
Устройство для усиления железобетонных балок представляет собой ферму 1 в виде правильной треугольной призмы (фиг. 1), образованной многократным поочередным наложением одного слоя углеродного волокна вдоль ребер 2 и наложением двух слоев 3 и 4 углеродного волокна под углом друг к другу с охватом ребер 2 и граней 5, а слои 3 и 4 углеродного волокна, охватывающие ребра 2 и грани 5, направлены под прямым углом друг к другу.
Возможно выполнение фермы в виде правильной четырехугольной призмы. Более сложные конфигурации призмы применять нецелесообразно из-за усложнения конструкции и повышенного расхода материала.
Устройство для усиления железобетонных балок выполнено с возможностью жесткого соединения с нижней поверхностью железобетонной балки 6 одной из своих граней по длине балки (фиг. 2). При относительно большой длине и/или ширине балки предложенное устройство может состоять из нескольких последовательно установленных ферм по длине и/или ширине балки.
Используется устройство для усиления железобетонных балок следующим образом.
Устройство для усиления железобетонных балок изготавливается из многослойного углеродного волокна, пропитанного полимерным связующим, путем многократного поочередного наложения одного слоя углеродного волокна вдоль ребер 2 и наложением двух слоев 3 и 4 углеродного волокна под углом друг к другу с охватом ребер 2 и граней 5, а слои 3 и 4 углеродного волокна, охватывающие ребра 2 и грани 5, направлены под прямым углом друг к другу. Такое изготовление устройства обеспечивает его максимальную прочность и минимальные весовые параметры.
Материал, из которого может быть изготовлена ферма, представляет собой, например, углепластик на основе углеродного жгута Tenax-E IMS65 Т23 24 К 830 tex, и связующего ЭХД-ТУ В3-734-87, пропитка которым проводится методом инфузии. Слои 3 и 4 углеродного волокна, охватывающие ребра 2 и грани 5, направлены под прямым углом друг к другу с достаточной точностью +-2°. Испытания показали, что оптимальным является соотношение поперечных размеров устройства по отношению к высоте балки как 1:4.
Изготовленное таким образом устройство одним из своих ребер 2 жестко соединяется (например, приклеивается эпоксидным связующим или соединяется анкерами) с нижней поверхностью железобетонной балки 6 одной из своих граней (фиг. 2) по длине балки, что позволяет ему выполнять функции внешнего армирующего элемента.
Предложенное устройство обеспечивает достижение требуемого технического результата, заключающегося в повышении эффективности сдерживания растягивающего напряжения, возникающего в железобетонной балке, поскольку оно обеспечивается не горизонтально закрепленными на нижней поверхности балки слоями углеродного волокна, а конструкцией в виде фермы, имеющей правильную треугольную или четырехугольную призму, образованную многократным поочередным наложением одного слоя углеродного волокна вдоль ребер и наложением двух слоев углеродного волокна под углом друг к другу с охватом ребер и граней, причем, слои углеродного волокна, охватывающие ребра и грани, направлены под прямым углом друг к другу.
Такая конструкция устройства позволяет с большей эффективностью сдерживать (компенсировать, уменьшать) растягивающие напряжения, что, в конечно счете, повышает трещиностойкость и несущую способность железобетонной балки.