ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ КОЛОННА

Полезная модель относится к строительству и может быть использована в качестве несущих конструкций зданий.
Известны железобетонные колонны с предварительно напряженной арматурой, протянутой на всю длину колонны (См. Габрусенко В.В. «Основы расчета железобетона в вопросах и ответах» 2002 г. стр.26).
Наиболее близким техническим решением является железобетонная колонна с предварительно растянутой арматурой, протянутой на всю длину колонны (см. там же Тихонов И.Н. «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий» 2008 г. стр.52). Арматуру заводят в форму до бетонирования элемента, один конец ее закрепляют в упоре, другой - натягивают домкратом ил другим приспособлением, до заданного контролируемого напряжения. После приобретения бетоном необходимой передаточной прочности арматуру отпускают с упоров. Арматура при восстановлении упругих деформаций в условиях сцепления с бетоном обжимает окружающий бетон.
Однако в данном устройстве преднапряженная арматура протянута от одного конца колонны до другого, что приводит к большому перерасходу материалов и излишнему запасу прочности на менее нагруженных участках колонн.
В целях устранения этого крупного недостатка и значительного сокращения расхода высокопрочной стали, а также бетона предлагается новое конструктивное решение, при котором колонна имеет ступенчатый профиль, позволяющий обрывать напряженную арматуру в пролете в соответствии с эпюрой материалов (- график изменения прочности сечений в зависимости от расхода материалов, переменного по длине элемента. См. например Аксенов Б.Г., Н.Б. Аксенов Железобетонные перекрытия. Ростов-на-Дону, 1996.).
Сущность полезной модели заключается в том, что железобетонная колонна, состоящая из бетона и высокопрочной стержневой арматуры, подвергающейся предварительному растяжения в растянутой зоне и предварительному сжатию в сжатой зоне, при этом колонна в продольном направлении имеет ступенчатый профиль, а напряженная арматура обрывается в пролете в соответствии с эпюрой материалов.
В предлагаемом решении, в отличие от типового, принято комбинированное преднапряжение, при котором высокопрочная арматура растянутой зоны подвергается предварительному растяжению, а сжатой зоны - предварительному сжатию. Это позволит не только повысить трещиностойкость растянутой зоны, но и увеличить напряжения в арматуре сжатой зоны перед разрушением сжатого бетона до значения Rsc+σ'sp.
В предлагаемом решении обрывы высокопрочной продольной арматуры предусмотрены как в сжатой, так и в растянутой зонах.
Сущность железобетонной модели поясняется чертежом, где на:
Фиг.1 - Профиль железобетонной колонны
Фиг.2 - размеры сечения железобетонной колонны и его армирование в разрезе А-А
Фиг.3 - то же, в разрезе В-В
Фиг.4 - то же, в разрезе С-С
Фиг.5 - то же, в разрезе D-D
Фиг.6 - схема натяжения арматуры
Железобетонная колонна 1 имеет бетонные уступы 2, создающие ступенчатый профиль.
Обрываемая преднапряженная арматура 3 и 4 заанкеривается в бетонных уступах 2 колонны 1 имеющей ступенчатый профиль. Усилия предварительного растяжения от домкрата на арматуру 3 передаются через инвентарные тяги 5, а усилия предварительно сжатия - таким же способом, но через жесткие вставки. Заанкеривание преднапряженной арматуры 3, 4 осуществляется цанговыми зажимами 6.
Устойчивость арматурных стержней при предварительном сжатии обеспечивается их привязкой проволокой в местах перегиба к поперечной арматуре, а всего арматурного каркаса в целом - упором в стенки и днище стальной формы-опалубки.
Изготовление колонны производится в обычном порядке. Вначале ведется сборка арматурного каркаса с учетом ступенчатого профиля 2 колонны 1, что позволяет обрывать напряженную арматуру 3 и 4 в соответствии с эпюрой материалов. Затем производится установка арматурного каркаса в форме-опалубке и его закрепление. Далее подвергаем предварительному растяжению и сжатию арматуру 3 и 4 с передачей реактивных усилий на упоры стенда или на торцы силовой формы-опалубки. Затем производится бетонирование колонны и после набора бетоном необходимой прочности отпускают с упоров арматуру 3 и 4 (передача преднапряжений с арматуры 3 и 4 на бетон по достижении бетоном передаточной прочности). Заанкеривается преднапряженная арматура 3 и 4 в бетонных уступах 2 колонны 1 при помощи цанговых зажимов 6. Распалубка колонны производится по достижении бетоном распалубочной прочности.
Для сравнения принята преднапряженная железобетонная колонна. Продольное армирование колонны постоянно по всей длине.
Расход продольной высокопрочной арматуры при обрывах арматуры в растянутой и сжатой зонах в сравнении с преднапряженной железобетонной колонной с армированием по всей длине, уменьшается на 12,5%. А при обрывах только в растянутой зоне - на 9%.