Результат интеллектуальной деятельности: СТЕРЖЕНЬ ДЛЯ КИРПИЧНОЙ СТЕНОВОЙ ПАНЕЛИ

Изобретение относится к строительству в сейсмоопасных районах зданий и сооружений.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сейсмостойкая кирпичная панель с перевязкой в полкирпича из кирпичей на растворе, имеющих отверстия по середине ширины на четверти длины от торцов кирпича, в которые пропущены демпфирующие стержни, зафиксированные на прижимной пластине гайками [патент РФ №2606885 - прототип].

Конструкция этой кирпичной панели обладает следующими недостатками. Ввиду повышенной жесткости и отсутствия эффективных демпфирующих многослойных элементов стержни являются волноводами механических колебаний, что не только в условиях сейсмической опасности, но и при транспортных нагрузках ведет к разрушению панели.

Технически достижимый результат - повышение сейсмостойкости кирпичной стеновой панели.

Это достигается тем, что в стержне для кирпичной стеновой панели, содержащей кирпичную кладку из кирпичей с отверстиями посредине ширины и на одной четверти длины от торцов кирпича, уложенных на растворе с совмещением отверстий в каналы, и арматурные стержни, пропущенные через каналы с жестким закреплением их на торцах, посредством плоских упоров по толщине, равных толщине растворного шва, а в каналах у торцов панели размещены слои вибродемпфирующего материала П-образного типа, воспринимающие пространственную вибрацию, арматурные стержни выполнены демпфирующими, а каждый из них представляет собой цилиндрический демпфирующий элемент, к концам которого жестко присоединены плоские жесткие упоры, а внутренняя полость заполнена слоем вибродемпфирующего материала, например песком, при этом плотность вибродемпфирующего слоя меньше плотности внешней цилиндрической обечайки демпфирующего элемента, причем слои вибродемпфирующего материала, конструктивно выполненные П-образного типа и воспринимающие пространственную вибрацию, выполнены из измельченных изношенных автопокрышек на связке в виде резинового клея, жидкого стекла или полимерного связующего, а через каждые 8÷10 рядов уложенных на растворе кирпичей привариваются жесткие упоры, а демпфирующие стержни удлиняются с применением сварки, причем в каналы средней зоны заливается раствор с вибродемпфирующей крошкой из измельченных покрышек автомобильных шин для образования более жестких зон, а арматурные стержни выполнены демпфирующими, и каждый из них представляет собой коаксиально расположенные цилиндрические обечайки, между которыми коаксиально расположены трубчатые демпфирующие элементы из вибродемпфирующего материала, к концам которых жестко присоединены плоские жесткие упоры, а внутренняя центральная полость заполнена песком, при этом плотность слоев вибродемпфирующего материала меньше плотности коаксиально расположенных цилиндрических обечаек.

На фиг. 1 изображен кирпич (несущий элемент) в аксонометрии с двумя отверстиями; на фиг. 2 - сейсмостойкая кирпичная стеновая панель, вид в плане, на фиг. 3 - схема демпфирующего стержня кирпичной стеновой панели, на фиг. 4, 5 - варианты выполнения арматурных стержней в виде набора чередующихся цилиндрических обечаек и трубчатых демпфирующих элементов.

Стержень (фиг. 3, 4, 5) предназначен для кирпичной стеновой панели (фиг. 2), выполненной из кирпичей 1 (фиг. 1) с двумя отверстиями 2. Отверстия 2 выполнены по середине ширины кирпича и на одной четверти длины от торцов кирпича. В совмещенные отверстия 2 кирпичей 1 помещены демпфирующие (арматурные) стержни 3 (фиг. 3), на торцах которых жестко закреплены плоские упоры 5 по толщине, равные толщине растворного шва 4.

Каждый из демпфирующих (арматурных) стержней 3 представляет собой цилиндрический демпфирующий элемент, к концам которого жестко присоединены (например, посредством сварки) плоские жесткие упоры 5, а внутренняя полость заполнена слоем вибродемпфирующего материала, например песком, причем плотность вибродемпфирующего слоя должна быть меньше плотности внешней цилиндрической обечайки демпфирующего элемента. В случае, если плотности вибродемпфирующего слоя и внешней цилиндрической обечайки будут равны, то демпфирующий элемент 3 потеряет свойства гасить вибрации, что не допустимо.

Для повышения эффективности гашения ударных нагрузок и вибрации в каналах, предназначенных для размещения слоя строительного раствора 4, у торцов панели (и сбоку) размещают слои 7 вибродемпфирующего материала, конструктивно выполненные П-образного типа, воспринимающие пространственную вибрацию, и выполненные, например, из измельченных покрышек пневматиков (изношенных автопокрышек) на связке (резиновый клей, жидкое стекло, полимерное связующее). После достижения запроектированной высоты панели для усадки слоев вибродемпфирующего материала 7 по времени делают выдержку и приваривают последние жесткие упоры 5. Оставшийся промежуток (щель) заделывают обычным способом.

В качестве кирпичей (несущих элементов) могут быть применены не только керамические кирпичи, но также (кирпичи) несущие элементы из синтетических материалов, дерева с пропиткой, полые кирпичи, заполненные легкими виброизолирующими и виброгасящими материалами (на чертежах не показано).

Возможен вариант выполнения арматурных стержней в виде набора чередующихся цилиндрических обечаек 3 и 6 (фиг. 4) и трубчатых демпфирующих элементов 9, количество которых подбирается с учетом требуемого демпфирования, зависящего от уровня сейсмозащищенности объекта.

Арматурные стержни выполнены демпфирующими, и каждый из них представляет собой коаксиально расположенные цилиндрические обечайки 3 и 6, между которыми коаксиально расположены трубчатые демпфирующие элементы 9 из вибродемпфирующего материала, к концам которых жестко присоединены плоские жесткие упоры 5, а внутренняя центральная полость 8 заполнена песком, при этом плотность слоев вибродемпфирующего материала меньше плотности коаксиально расположенных цилиндрических обечаек 3 и 6.

Сейсмостойкая кирпичная стеновая панель монтируется и осуществляет виброизоляцию следующим образом.

На фундамент (на чертежах не показано) между колоннами наносят слой строительного раствора 4. На строительный раствор устанавливают в виде полос плоские жесткие упоры 5 с приваренными к ним вертикально демпфирующими стержнями 3 длиной 1000 мм и диаметром, например, 16 мм, если диаметр отверстия 2 кирпича равен 20 мм, например на кирпиче размером 70×120×250 мм. Через каждые 8÷10 рядов уложенных на растворе кирпичей 1 привариваются жесткие упоры 5, а демпфирующие стержни 3 удлиняются с применением сварки. В целях экономии арматуры в каналах средней зоны может заливаться раствор с вибродемпфирующей крошкой из измельченных покрышек автомобильных шин (изношенных) для образования более жестких зон.

Возможны следующие варианты выполнения арматурных демпфирующих стержней 3.

Коаксиально расположенные цилиндрические обечайки арматурных демпфирующих стержней выполнены перфорированными.

В качестве вибродемпфирующего материала трубчатых демпфирующих элементов используется полиуретан.

Плоские жесткие упоры, соединяющие торцевые поверхности коаксиально расположенных цилиндрических обечаек арматурных демпфирующих стержней, выполнены комбинированными, состоящими из по крайней мере трех слоев: нижний и верхний выполнены жесткими, а третий слой, расположенный между ними, выполнен демпфирующим.

Сейсмостойкая кирпичная стеновая панель в динамике обладает следующими особенностями.

Более короткие демпфирующие стержни 3 арматуры не являются волноводами механических колебаний, так как распространению колебаний препятствуют, во-первых, узлы сварки с жесткими упорами 5, а, во-вторых, слои 6 вибродемпфирующего материала, расположенные в самих демпфирующих стержнях 3. При подходе волн механических колебаний к панели извне их встречает вибродемпфирующий материал, в слоях 7, размещенных в каналах у торцов панели, и гасит, препятствуя их проникновению к средней зоне. Между слоем строительного раствора 4 и поверхностями жестких упоров 5, а также кирпичами 1 происходит бесконечно убывающее отражение волн механических колебаний.

По сравнению с конструкцией прототипа предлагаемая сейсмостойкая панель обладает следующими преимуществами: расширен диапазон гашения колебаний механических воздействий за счет комплексных конструктивных особенностей: более коротких арматурных стержней 3 и наличия в их полостях 6 вибродемпфирующего материала, а также слоев 7 вибродемпфирующего материала, конструктивно выполненных П-образного типа и экономно размещенных по периметру панели.

Кроме того, возможна стыковка панелей сваркой выпусков плоских жестких упоров 5.

Монтаж балок для полов осуществляется сваркой П-образных накладок на кирпич (на чертеже не показано), одновременно выполняющих функцию упоров 5, жестко соединенных с арматурным стержнем 3. Стыковка панелей осуществляется сваркой выпусков плоских жестких упоров 5 (на чертеже не показано).

Монтаж балок для полов, крепление трубопроводов, кабелей производится сваркой их креплений к П-образным поперечным накладкам на кирпич, одновременно выполняющим функцию жестких упоров 5, жестко соединенных с арматурным стержнем 3.

Сейсмостойкая панель может быть применена при строительстве кузовов транспортных средств путем использования кирпичей из легких и прочных материалов, дерева с пропиткой, пластмасс, синтетических смесей, микропористых материалов.

Возможен вариант (фиг. 5) выполнения полых арматурных стержней с набором демпфирующих дисков во внутренней полости. Полый арматурный стержень 3 представляет собой цилиндрический демпфирующий элемент, к концам которого жестко присоединены плоские жесткие упоры 5, а внутренняя полость заполнена набором по крайней мере из двух демпфирующих дисков 11 и 12, закрепленных на упругой оси 10, коаксиально расположенной с цилиндрической обечайкой, а между демпфирующими дисками 11 и 12 расположена по крайней мере одна цилиндрическая винтовая пружина 13.

Возможен вариант, когда в качестве вибродемпфирующего материала цилиндрической обечайки трубчатых демпфирующих элементов используется полиэтилен или полипропилен, а внутренняя полость между демпфирующими дисками 11 и 12 и плоскими жесткими упорами 5 заполнена крошкой из вибродемпфирующих материалов: резины, пробки, пенопласта, капрона, вспененного полимера, пластиката типа «Швим», с размером фракций крошки 1,5÷2,5 мм, залитых эластомером, например полиуретаном, или из сплошного демпфирующего материала, в котором использована губчатая резина, или иглопробивной материал типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, или нетканый вибродемпфирующий материал.

Возможен вариант, когда третий слой плоских жестких упоров 5, соединяющих торцевые поверхности коаксиально расположенных цилиндрических обечаек, выполнен демпфирующим и состоящим из вибродемпфирующего материала, например полиуретана, или вспененного полимера, или крошки из вибродемпфирующих материалов: резины, пробки, пенопласта, капрона, вспененного полимера, пластиката типа «Швим» с размером фракций крошки 1,5÷2,5 мм, и залит эластомером, например полиуретаном.

Возможен вариант, когда демпфирующие диски 11 и 12, соединены с упругой осью 10, коаксиально расположенной с цилиндрической обечайкой 3, по свободной посадке «с зазором», а внутренние полости между демпфирующими дисками 11 и 12 и плоскими жесткими упорами 5 заполнены крошкой из вибродемпфирующих материалов, а полость между демпфирующими дисками 11 и 12, в которой расположена цилиндрическая винтовая пружина, заполнена полиуретаном.