СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
STRUCTURAL UNIT

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям линейных элементов, работающих на изгиб: балкам, прогонам, ригелям, фермам из бетона или других искусственных каменных материалов, в том числе с арматурой или элементами, работающими на растяжение.
Известны строительные бетонные и железобетонные элементы в виде балок, прогонов, ригелей, ферм и тому подобных элементов, в которых используется продольное и поперечное армирование из стальной стержневой арматуры, либо эти элементы могут быть вообще неармированными [Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. М.: Стройиздат, 1991 г., стр.129].
К недостаткам таких элементов относится невозможность регулирования параметров повреждений, развивающихся под нагрузкой. С уровня напряжений, значительно ниже предельных в растянутой зоне, появляются трещины, ориентированные перпендикулярно или под углом к нейтральной оси изгибаемых элементов, и дальнейшее развитие этих трещин, разделяющих элементы на блоки, приводит к преждевременному хрупкому разрушению строительных элементов.
Из практики известно, что повышение сопротивляемости изгибаемых железобетонных элементов развитию трещин и разрушению может быть осуществлено созданием предварительного напряжения растянутой арматуры [Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. М.: Стройиздат, 1991 г., стр.62], при этом значительно увеличивается трудоемкость изготовления и требуется применение высокопрочной арматуры. В случае неармированного бетонного элемента для повышения его несущей способности требуется увеличить класс бетона либо площадь поперечного сечения элемента, при этом существенно возрастает расход цемента.
Наиболее близким к предлагаемому является сжатый строительный железобетонный элемент [пат. РФ 2260097, 14.07.2003 кл. Е04С 3/34], который помимо продольной и поперечной стальной арматуры дополнительно снабжен тонкими поперечными пленочными пластинами (пленками), установленными по высоте элемента.
Недостатком такого технического решения является невозможность применения его в изгибаемых строительных элементах.
Изобретение направлено на повышение несущей способности и долговечности изгибаемых бетонных и железобетонных элементов.
Результат достигается тем, что в строительном элементе из бетона или других искусственных каменных материалов, в том числе с арматурой или элементами, работающими на растяжение, содержащем прерыватели трещин в виде пленок, растяжимость которых превышает растяжимость бетона не менее чем в три раза, согласно изобретению для элементов типа балок, прогонов, ригелей, ферм прерыватели трещин установлены параллельно растянутой грани строительного элемента на участке его пролета, в пределах которого момент трещинообразования меньше изгибающего момента на длину не более чем L-2H, где L - длина строительного элемента, Н - высота его поперечного сечения.
Результат также достигается тем, что для бетонных балок, прогонов, ригелей, ферм прерыватели трещин устанавливлены на расстоянии 10…15 мм от растянутой грани элемента и на расстоянии 90…100 мм друг от друга.
Результат также достигается тем, что для железобетонных балок, прогонов, ригелей, ферм прерыватели трещин установлены на расстоянии 10…15 мм от верхней грани растянутой арматуры на расстоянии, равном расчетной длине между трещинами.
Результат также достигается тем, что в случае когда велика вероятность появления наклонных трещин на приопорных участках элемента, например, если у опор действуют сосредоточенные силы, то прерыватели трещин установлены на участке пролета элемента длиною L-2H.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 показан строительный элемент в виде бетонной балки 1, установленной на опоры 2. В пролете балки 1 в местах образования трещин 3 установлены прерыватели трещин 4. На фиг.2 показан строительный элемент в виде железобетонной балки 1, установленной на опоры 2. В пролете балки 1 в местах образования трещин 3 установлены прерыватели трещин 4. В нижней части балки 1 заложена растянутая арматура 5. Строительный железобетонный элемент имеет также и поперечную арматуру (не показана), устанавливаемую согласно действующим нормам [СП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры». - М.: ГУЛ НИИЖБ Госстроя России, 2004, - 86 с.].
В строительном элементе 1 типа балки, прогона, ригеля, фермы из бетона или других искусственных каменных материалов, в том числе с арматурой или элементами, работающими на растяжение, в пролете устанавливают прерыватели трещин 4 в виде пленок, растяжимость которых превышает растяжимость бетона не менее чем в три раза. При этом прерыватели трещин 4 закладывают в опалубку во время бетонирования параллельно растянутой грани элемента на расстоянии 10…15 мм от нее, если изготавливают бетонный элемент 1, или на том же расстоянии, начиная от верхней грани растянутой арматуры 5, если изготавливают железобетонный элемент 1. Указанное расстояние назначено исходя из требований к защитному слою бетона, который обеспечивает совместную работу прерывателей 4 с бетоном на всех стадиях работы элемента 1, а также защиту прерывателей 4 от внешних атмосферных, температурных и тому подобных воздействий. Размеры прерывателя трещин принимают равными b×h×t, где b, h, t - ширина, высота, толщина пленки, причем b=h=B - ширине поперечного сечения строительного элемента. Прерыватели устанавливают на участок пролета элемента, в пределах которого момент трещинообразования сечения [СП 52-01-2003] меньше изгибающего момента, но на длину не более, чем L-2H, где L - длина строительного элемента, Н - высота его поперечного сечения. Если велика вероятность появления наклонных трещин 3 на приопорных участках элемента 1, например, когда у опор действует сосредоточенные силы, то прерыватели 4 следует устанавливать на участке пролета элемента 1 длиной, равной L-2H.
Вышеуказанное ограничение участка расстановки прерывателей 4 на длину L-2H и менее предполагает, что наиболее опасная наклонная трещина 3 начнет свое развитие на расстоянии Н от опоры (левой и/или правой). Расстояние между прерывателями должно быть не более расчетного расстояния между трещинами [СП 52-01-2003] в железобетонном элементе и не более 100 мм в бетонном элементе, что обеспечит совместную работу частей балки разделенных прерывателями трещин 4 как единого целого и предотвратит развитие максимального числа трещин 3. Прерыватели трещин 4 в железобетонном элементе 1 крепят к поперечной арматуре вязальной проволокой Ø1±2 мм.
В строительном элементе 1 в процессе эксплуатации при нагрузке, превышающей более 30% несущей способности, возникают макротрещины, видимые визуально. Положительный эффект, создаваемый прерывателями трещин 4, имеющими растяжимость, превышающую растяжимость бетона не менее чем в три раза, состоит в том, что при достижении трещинами 3 прерывателей 4 существенно снижается скорость развития этих трещин, а также уменьшается концентрация напряжений в их вершинах. Это способствует увеличению несущей способности, надежности и срока службы изгибаемого строительного элемента 1, предотвращает преждевременное его разрушение и, следовательно, снижает эксплуатационные затраты на ремонт.