СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРЕХСЛОЙНОГО РЕБРИСТОГО СТРОИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА
METHOD OF PRODUCING THREE-LAYER RIBBED STRUCTURAL ELEMENT

Изобретение относится к области строительства, и в частности к технологии изготовления плоских и цилиндрических конструкций из листовых заготовок давлением сжатого воздуха.
Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления цилиндрических изделий, включающий изготовление плоских листовых заготовок; соединение их между собой; деформирование подачей между ними сжатого воздуха; формирование их продольных кромок; при этом плоские листовые заготовки изготавливают разной ширины и заготовки меньшей ширины прикрепляют дискретно на поверхность широкой заготовки; затем одновременно образуют продольные полые ребра и цилиндрическую форму изделия.
Недостатком данного способа является формирование цилиндрических изделий с невысокой несущей способностью и малой коррозионной стойкостью и большим расходом электроэнергии из-за применения сварки при их изготовлении.
Задача изобретения - повышение несущей способности и коррозийной стойкости трехслойного ребристого элемента, повышению ее сопротивляемости сейсмическим и взрывным нагрузкам, снижение материаллоемкости конструкции, а также снижение расхода электроэнергии для ее изготовления и применение инновационных материалов высокого качества.
Указанная задача достигается тем, что в способе изготовления трехслойного ребристого строительного элемента, включающего изготовление плоских листовых заготовок разной ширины, прикрепление дискретно заготовок меньшей ширины на поверхность широкой заготовки, деформирование подачей между ними сжатого воздуха с образование продольных полых ребер и цилиндрической формы элемента, что листовые заготовки изготавливают одинаковой длины, скрепление заготовок осуществляют с помощью клея, с образование плоской ребристой пластины, после образования ребристой пластины располагают с обеих ее сторон слои углеволокна с загибом за кромки пластины, а деформирование пластины с образованием трехслойного ребристого строительного элемента производят после адгезии соединяемых слоев.
Авторам известно применение углеволокна при усилении существующих конструкций [2]. Однако авторам не известен способ изготовления трехслойных ребристых строительных элементов с продольными полыми ребрами, формируемыми одновременно с углеволокнами. Авторам известны современные полимерные клеи высокого качества [3], применяемые для склевания элементов из различных материалов, в том числе и металла.
На фиг. 1 - заготовки до (а) и после (б) создания продольных полых ребер и цилиндрической формы трехслойного ребристого строительного элемента; сечение 1-1 на фиг. 1, а; сечение 2-2 на фиг. 1, б;
на фиг. 2 - трехслойный ребристый элемент плоской формы; сечение 3-3 на фиг. 2;
на фиг. 3 - узел А на фиг. 1, а; фиг. 1, б и фиг. 2; на фиг. 4 - узел Б на фиг. 1, б;
на фиг. 5 и фиг. 7 - готовые трехслойные ребристые элементы в системе «ряжа» при строительстве моста на слабых грунтах;
на фиг. 6 - сечение 4-4 на фиг. 5; вариант ряжа круглой в плане формы;
на фиг. 8 - сечение 4-4 на фиг. 7; вариант ряжа эллипсоидальной в плане формы.
На фигурах обозначено: 1 - трехслойный ребристый строительный элемент с продольными полыми ребрами цилиндрической формы;
2 - широкая листовая заготовка;
3 - листовые заготовки меньшей ширины (полосы);
4 - соединительные швы, выполненные с помощью специального клея [3]; 5 - слои углеволокна [2]; 6 - штуцеры;
7 - торцевые кромки;
8 - продольные кромки широкой листовой заготовки;
9 - продольные полые ребра;
10 - плоская ребристая пластина;
11- наружная и 12 - внутренняя стороны пластины;
13 - трехслойный ребристый строительный элемент с продольными полыми ребрами плоской формы;
14 - загибы слоев углеволокна; 15 - легкий бетон;
16 - балка пролетного строения;
17 - замкнутая оболочка из трехслойных ребристых строительных элементов; 18 - опорная плита; 19 - засыпка щебнем; 20 - легкая форма.
Способ изготовления трехслойного ребристого строительного элемента включает изготовление плоских листовых заготовок 2 и 3; соединение их между собой; прикрепление слоев углеволокна, деформирование подачей сжатого воздуха между плоскими заготовками.
Плоские листовые заготовки 2 и 3 изготавливают разной ширины, но одинаковой длины; затем заготовки меньшей ширины (полосы) 3 прикрепляют дискретно на поверхность широкой заготовки 2 (фиг. 1, а) с помощью клея 4; образуется плоская ребристая пластина 10.
Затем с обеих сторон ребристой пластины 10 (с наружной 11 и внутренней 12) располагают несколько слоев углеволокна 5 с загибом 14 за кромки 7 и 8 (по ее периметру), с последующим объединением всех слоев с ребристой пластиной 10 с помощью, например, эпоксидной смолы.
После адгезии соединяемых слоев производят деформирование плоской трехслойной ребристой пластины 10 путем подачи сжатого воздуха между плоскими заготовками 2 и 3. В результате образуется трехслойный ребристый строительный элемент заданной конфигурации (фиг. 1, б и фиг. 2).
При свободных продольных кромках 8 образуется трехслойный ребристый элемент цилиндрической конфигурации 1 (фиг. 1, б). Если продольные кромки 8 при деформировании пластины закрепляют от вертикального перемещения и оставляют свободными для горизонтального перемещения, то образуется плоский трехслойный ребристый строительный элемент 13 (фиг. 2).
Пример. Использование трехслойных ребристых строительных элементов с продольными полыми ребрами для создания мостовой опоры в виде «ряжа» (фиг. 5 и фиг. 6).
Порядок выполнения работ следующий.
Изготавливают трехслойные строительные элементы цилиндрической конфигурации 1, количество продольных ребер 9 зависит от диаметра «ряжа». Например, при диаметре D=6m принимаем количество ребер для одного строительного элемента n=7.
Собирают цилиндрическую оболочку из строительных элементов 1.
Затем отрезают штуцеры 6 и в образованные полости в полых ребрах 9 нагнетают легкий бетон 15 (фиг. 4), что существенно повысит несущую способность цилиндрического «ряжа» (бетон целесообразно нагнетать на месте установки строительных элементов 1).
Готовые трехслойные строительные элементы, которые могут быть усилены легкими прутковыми фермами 20, скрепляют высокопрочными болтами (фиг. 6). В таком виде пространственную конструкцию устанавливают в проектное положение. Затем ее заполняют щебнем 19, а в верхней части на щебень и оболочечную ребристую конструкцию укладывают опорную плиту 18 (фиг. 5) и балки пролетного строения 16.
«Ряж» можно образовать как круглой формы в плане (фиг. 5 и фиг. 6), так и эллипсоидальной (фиг. 7 и фиг. 8).
Предложенный способ изготовления трехслойных ребристых строительных элементов позволяет снизить металлоемкость и энергоемкость пространственной конструкции. За счет применения инновационных материалов высокого качества сформированные трехслойные ребристые элементы обладают большой жесткостью и несущей способностью, имеют повышенную сопротивляемость специальным нагрузкам.
Источники информации
1. Пат. №2272692 С1. 2006, Бюл. №9.
2. Руководство по ремонту бетонных и железобетонных конструкций транспортных сооружений с учетом обеспечения совместимости материалов. М.: ОАОЦНИИС. 2010, 182 с.
3. Новые эпоксидные клеи высочайшего качества. ОАО. ЭРА. E-mail: loc-tite@mail.sitek.ru.