АРОЧНОЕ СООРУЖЕНИЕ
ARCH STRUCTURE

Изобретение относится к строительству арочных сооружений и может быть использовано в гражданском и промышленном строительстве в сейсмоопасных районах.
Известно арочное сооружение (Пономарев, В.А. Архитектурное конструирование: учебник / А.В. Пономарев. - изд-е 2-е. - М.: Архитектура-С, 2009. - 736 с., илл., с. 471-472), включающее сборный железобетонный трехшарнирный свод из отдельных унифицированных тонкостенных железобетонных элементов заводского изготовления, опирающийся на фундаментную балку. Верхний узел свода выполнен с бетонным шарниром, закрытым нащельником из оцинкованного железа. Затяжки свода выполнены предварительно напряженными. В качестве напрягаемых железобетонных элементов применяют стержневую арматуру и высокопрочную арматуру в виде прядей и канатов. Затяжки, воспринимающие распор свода, прикреплены непосредственно к опорным балкам, воспринимающим вертикальные и горизонтальные нагрузки.
Недостатком данного технического решения является низкая надежность сооружения при землетрясениях.
Известно арочное сооружение (SU №1675531, Е04H 15/36, опубл. 07.09.1991 г.), включающее арки, установленные на основании, и эластичное ограждение между сетками, расположенное на арках и образующее поверхность двоякой кривизны. Эластичное ограждение расположено между сетками свободно, при этом верхняя и нижняя сетки выполнены одинаковыми и прикреплены к основанию, причем в продольном направлении они натянуты с одинаковым усилием, а в поперечном верхняя сетка натянута с большим усилием. Верхняя и нижняя сетки в продольном и поперечном направлениях могут быть смещены одна относительно другой, в том числе на величину половины ячейки.
Недостатком данного технического решения является низкая надежность сооружения при землетрясениях.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является арочное сооружение (RU №2021435, С01 Е04В 1/3 2, опубл. 15.10.1994 г.), включающее затяжку в виде пола, фундаментные блоки и покрытие из установленных в фундамент тонкостенных криволинейных железобетонных элементов и верхнего бетонного слоя, которое снабжено теплоизоляционными плитами, а каждый криволинейный элемент выполнен с вертикально установленными по его поверхности арматурными выпусками и имеет длину, равную половине длины арки. При этом теплоизоляционные плиты размещены между арматурными выпусками с зазором, заполненным бетоном, с образованием ребер жесткости, а высота арматурных выпусков больше толщины теплоизоляционных плит. Фундаментные блоки, на которые установлены тонкостенные криволинейные железобетонные элементы, соединены между собой в замке. Тонкостенные криволинейные железобетонные элементы могут выполняться стационарными в виде металлических ферм или образующимися в процессе бетонирования ребрами жесткости. Между ребрами жесткости уложены теплоизоляционные плиты, по которым сверху уложен конструкционный высокопрочный мелкозернистый бетон.
Недостатком данного технического решения является низкая надежность сооружения при землетрясениях.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности сооружения при землетрясениях.
Поставленная задача достигается тем, что в арочном сооружении, включающем фундаментные блоки, на которые жестко опираются составные своды арки в виде криволинейных железобетонных элементов, соединенных вверху, каждый криволинейный железобетонный элемент содержит по всей длине сооружения вставку из пенобетона, а в месте их соединения по всей длине сооружения выполнена еще вставка из пенобетона, также криволинейные железобетонные элементы имеют покрытие из высокопрочной листовой стали с наружной и внутренней сторон до вставок, причем боковые вставки из пенобетона закрыты с обеих сторон металлическими накладками, одной стороной жестко соединенной с покрытием, а верхняя вставка из пенобетона закрыта металлическими накладками, нижняя из которых жестко соединена с покрытием, а верхняя накладка с помощью тяжа притянута к нижней накладке.
Среди механических характеристик материалов, определяющих их пригодность для изготовления тех или иных железобетонных элементов конструкций, большое значение имеет демпфирующая способность материала - способность поглощать энергию на необратимые процессы при циклическом его деформировании.
Для того чтобы усилить демпфирование реальных колебательных систем арочного сооружения в конструкцию введен дополнительный искусственный поглотитель энергии в виде пенобетона.
Повышение демпфирующих свойств конструкций арочного сооружения связано со следующим обстоятельством: монолитные неразрезные конструкции сооружения представляют собой комплекс многих совместно работающих железобетонных элементов: балок, плит, стоек, стен и т.п., и, таким образом, энергия колебаний поглощается не только в элементе, на который она непосредственно действует, но и во всех прочих элементах конструкций.
Если использовать в конструкциях сооружения преимущественно вставки из пенобетона с твердыми фазами и высоким содержанием энтропии, то мера рассеивания в них упругой волны, порожденной сейсмовзрывной волной, будет увеличиваться. Это, в свою очередь, может существенно повысить коэффициент разгружения сооружения от динамических нагрузок, вызываемых воздействием сейсмовзрывной волны, и повысить надежность сооружений при землетрясениях.
Скорость распространения упругой волны с увеличением энтропии основной фазы и с понижением коэффициента теплопроводности материала снижается, что также можно объяснить энергетической способностью вещества рассеивать сообщенную ему энергию и снижать колебания кристаллической решетки, отвечающую за фононную проводимость в твердой фазе такого материала.
На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемое арочное сооружение неизвестно и данное техническое решение обладает мировой новизной.
По мнению авторов и заявителя, заявляемое изобретение соответствует критерию охраноспособности - изобретательский уровень.
Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в гражданском и промышленном строительстве.
Сущность технического решения арочного сооружения поясняется чертежами, представленными на фиг. 1-3.
На фиг. 1 представлено арочное сооружение в разрезе.
На фиг. 2 представлена вставка из пенобетона в криволинейном железобетонном элементе в разрезе.
На фиг. 3 представлена верхняя вставка из пенобетона в разрезе.
Арочное сооружение содержит: фундаментные блоки 1 (фиг. 1), на которые жестко опираются составные своды арки 2 в виде криволинейных железобетонных элементов, соединенных вверху, каждый криволинейный железобетонный элемент содержит по всей длине сооружения вставку 3 из пенобетона, а в месте их соединения по всей длине сооружения выполнена еще вставка 4 из пенобетона, также криволинейные железобетонные элементы имеют покрытие из высокопрочной листовой стали 5 (фиг. 2, 3) с наружной и внутренней сторон до вставок, причем боковые вставки 3 из пенобетона закрыты с обеих сторон металлическими накладками 6, одной стороной жестко соединенной с покрытием, а верхняя вставка 4 из пенобетона закрыта металлическими накладками 7, нижняя из которых жестко соединена с покрытием 5, а верхняя накладка 7 с помощью тяжа 8 притянута к нижней накладке 7.
Арочное сооружение работает следующим образом: при воздействии сейсмических волн на фундаментные блоки 1 (фиг. 1) и криволинейные железобетонные элементы 2 происходят деформации всех вставок 3, 4 из пенобетона, при этом верхняя часть сооружения по пути наименьшего сопротивления сдвигается к нижней части, а в верхней вставке 4 происходит поворот криволинейных железобетонных элементов 2.
Такое конструктивное решение позволяет повысить надежность арочного сооружения при землетрясениях по сравнению с прототипом.