Результат интеллектуальной деятельности: Строительная конструкция типа балки

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительным конструкциям типа балки.

Известна железобетонная балка, включающая корпус с параллельными боковыми стенками, верхним и нижним поясами продольную и поперечную арматуру (SU 1548309 A1, опубл.07.03.1990).

Известен арматурный каркас железобетонной балки, включающий параллельно расположенную продольную арматуру верхнего и нижнего поясов боковых стенок, поперечную арматуру и опорные пластины с анкерными стержнями. Продольная боковая, верхняя и нижняя арматуры выполнены параллельными между собой. (SU 1783091 A1, опубл. 23.12.1992).

К недостаткам известных конструкций относятся неполная корреляция конфигурации поперечного сечения с расчетными сочетаниями постоянных и переменных вертикальных и динамических горизонтальных в том числе сейсмонагрузок, характером и распределением усилий по длине пролета, что вызывает недоиспользование несущей способности на отдельных участках ее длины и недостаточный запас сейсмостойкости конструкции, а следовательно, создает неоправданный перерасход материалов при уменьшенной надежности, несущей способности и сейсмостойкости балки. Кроме того, балка с постоянным поперечным сечением в пролете при использовании в проезжей части мостов, эстакад, путепроводов имеет недостаточно высокий диапазон частот собственных колебаний до опасного уровня, связанного с вхождением в резонанс и риском возможного преждевременного разрушения балки при повторно воздействующих в том числе ритмичных динамических нагрузках.

Задачей изобретения является разработка строительной конструкции типа балки с повышенной сейсмостойкостью и несущей способностью на восприятие различных сочетаний постоянных и переменных динамических нагрузок при снижении расхода материалов и повышении долговечности конструкции.

Поставленная задача решается тем, что строительная конструкция типа балки согласно изобретению имеет корпус с продольной осью, включающий стенку, верхний и нижний пояса, опорные участки и пролет длиной L с переменной конфигурацией поперечного сечения по длине с односторонним асимметричным возрастанием толщины сечения по меньшей мере на большей части указанной длины конструкции, при этом создающая асимметричное возрастание толщины сечения боковая стенка балки выполнена выпукло-криволинейной в условной горизонтальной продольной плоскости симметрии конструкции с выпуклостью, имеющей кривизну, описанную радиусом R с центром, расположенным с противоположной стороны конструкции на расстоянии, превышающем длину пролета и удовлетворяющем условию R/L=(5÷15).

При этом строительная конструкция может быть выполнена из композитного материала типа железобетона с силовым армированием, включающем стержневую рабочую арматуру.

Опорные и примыкающие к ним приконцевые части конструкции общей длиной L_пк. каждый могут быть выполнены удовлетворяющими условию

L_пк.<1/10L

и усилены дополнительным распределительным армированием в виде пространственных каркасов, плоских сеток, и/или снабжены дисперсным армированием с процентным отношением не менее 0,02 от массы композитного материала.

Балка может быть выполнена однопролетной с шарнирным опиранием по концам пролета.

Опорные участки балки могут быть выполнены шириной, увеличенной в сторону выпуклости криволинейной стенки балки на величину части или полной толщины максимального поперечного сечения балки.

Технический результат, достигаемый приведенной совокупностью признаков, заключается в повышении сейсмостойкости и несущей способности строительной конструкции типа балки на восприятие различных сочетаний постоянных и переменных динамических нагрузок и расширение диапазона собственных колебаний без вхождения в резонанс на расчетные сочетания указанных нагрузок при снижении расхода материалов и повышении долговечности конструкции. Указанный положительный эффект достигнут за счет того, что создающая асимметричное возрастание толщины сечения пролета на большей части длины конструкции боковая стенка балки выполнена выпукло-криволинейной в условной горизонтальной продольной плоскости симметрии конструкции с выпуклостью и радиусом R кривизны с центром, расположенным с противоположной стороны конструкции на расстоянии, превышающем длину пролета и удовлетворяющем заявленному условию.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 изображена строительная конструкция типа балки, вид сбоку;

на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Строительная конструкция типа балки имеет корпус 1 с продольной осью. Корпус 1 включает верхний и нижний пояса 2 и 3, стенки 4 и 5, опорные участки 6 и пролет 7. Пролет 7 выполнен длиной L с переменной конфигурацией поперечного сечения по длине с односторонним асимметричным возрастанием толщины сечения на большей части длины конструкции. Создающая асимметричное возрастание толщины сечения боковая стенка 5 балки выполнена выпукло-криволинейной в условной горизонтальной продольной плоскости симметрии конструкции с выпуклостью, имеющей кривизну, описанную радиусом R с центром, расположенным с противоположной стороны конструкции на расстоянии, превышающем длину пролета 7 и удовлетворяющем условию R/L=(5÷15).

Строительная конструкция выполнена из композитного материала типа железобетона с силовым армированием, включающем стержневую рабочую арматуру (не показано). Опорные участки 6 и примыкающие к ним приконцевые части 8 конструкции общей длиной L_пк. каждый выполнены удовлетворяющими условию L_пк.<1/10L и усилены дополнительным распределительным армированием в виде пространственных каркасов, плоских сеток, и/или снабжены дисперсным армированием с процентным отношением не менее 0,02 от массы композитного материала.

Балка выполнена однопролетной с шарнирным опиранием по концам пролета 7. По меньшей мере на одной опоре выполнен шарнир 9 вращения, а на другой - шарнир 10 скольжения.

Опорные участки 6 балки выполнены шириной, увеличенной в сторону выпуклости криволинейной стенки 5 балки на величину части или полной толщины максимального поперечного сечения балки.

Пример реализации балки.

Балка выполнена из железобетона пролетом L=12 м, радиусом кривизны левой криволинейной стенки 5 R=60 м, отношение R/L=5. Поперечное сечение в опорной части конструкции принято (0,3×0,3) м. Поперечное сечение в пролете 7 принято переменным. Левая стенка 5 очерчена радиусом R=180 м (R/L=15). Максимальная ширина балки в пролете равна h=0,4 м. Для сечения (0,3×0,3) м при распределенной нагрузке q=0,4 т/пм.

Указанное переменное сечение балки повышает ее сейсмостойкость и снижает диапазон резонансных частот собственных колебаний, которые будут выходить за пределы реально возможного возникновения резонансных частот колебаний, что предотвращает возможность разрушения балки от резонансных колебаний для реально возможных сочетаний динамических и статических нагрузок на балку в реальных сооружениях с ездой поверху.