Новые решения в строительных конструкциях

Каждый раз, просматривая базу данных новых изобретений, пытаюсь найти оригинальные решения актуальных проблем в своей теме. Одной из таких тем, вызывающих всеобщий интерес, является энергоэффективное жилье. Любое строение, включая и жилой дом, состоит из несущих конструкций, которые создают ему устойчивость и способность сопротивляться воздействиям окружающей среды.

Во все времена, усиление и восстановление конструкций, имеющих дефекты от длительной эксплуатации, а также ресурсоэнергосбережение – стали стратегическим направлением стройиндустрии любого государства. Балки, пролетные строения является определяющими конструкциями зданий и сооружений. Поэтому новые решения в укреплении, усилении и восстановлении балочных железобетонных конструкций сейчас очень востребованы.

К балочным конструкциям относят собственно балки, ригели, плиты перекрытия и покрытия зданий, подкрановые балки в промышленных цехах, балки проезжей части мостов, путепроводов и многие другие. В железобетонных балочных конструкциях (ЖБК) традиционно укрепляют нижнюю зону растянутой стальной арматурой, а верхнюю зону сжатой арматурой. При высоких нагрузках балки, сжатие приводит к потере устойчивости верхней арматуры, выпячивание ее и, как следствие, ускоренному разрушению верхней сжатой зоны балки.

Перед проектными организациями и изготовителями ЖБК всегда стояла проблема, как усилить сжатую зону бетона конструкции растянутой внешней арматурой. Известно, что растянутая арматура не может терять устойчивость. Очевидно, что надо было решить противоречие между сжатием и растяжением.

Эту проблему решил украинский изобретатель из Херсона Мечислав Чеканович. На основе проведенного значительного объема экспериментальных исследований в аттестованной лаборатории «ЛБМиК» (Лаборатория строительных материалов и конструкций,г.Херсон) были изобретены новые конструктивные решения проблемы укрепления ЖБК.

Автором было запатентовано серию изобретений, позволяющие решить эту проблему. Эти изобретения стали лучшими по итогам всеукраинского конкурса «Винахід-2016» в отрясли строительства. В патентах представлен наиболее рациональный, экономичный вариант укрепления, усиления балочных конструкций, где все арматурные элементы усиления растянуты и не теряют устойчивости.

В конструкции усиления является затяжка, что стягивает балку от концов к центру. Затяжка как элемент усиления известна и широко используется на практике. Достижением автора было решение парадокса, как сделать систему усиления так, чтобы затяжка, которая сжимает балку, наоборот растягивала бы ее верхнюю сжатую зону таким образом, чтобы в результате растяжения сжатой верхней зоны балки, последняя разгружалась и укреплялась так, вроде бетон балки стал крепче.

Автор о своем изобретении высказывается так: «Представьте затяжка — это вожжи коня. Так вот когда вы, как наездник, тяните вожжи к себе, голова лошади приближается к Вам. А я нашел такое решение, при котором, когда Вы тянете вожжи на себя, голова лошади удаляется от Вас. И чем больше вы тянете их, тем больше голова лошади отдаляется от вас вперед. Этот парадокс для балки я и решил в своем изобретении». «При этом, если вожжи — это внешняя гибкая арматура или провод, то растяжение для стали наиболее рациональный и экономный вариант», — продолжает он.

Действительно, особенностью предложенного нового решения по усилению балки является укрепление сжатой верхней зоны балок растяжением при одновременном сжатии ее нижней растянутой зоны.

В отличие от традиционного усиления, путем увеличения содержания арматуры, в частности в сжатой зоне балок, где арматура сжимается и при высоких уровнях сжатия теряет устойчивость и изгибается, откалывая защитный слой бетона, что приводит к преждевременному разрушению балки, в предложенном изобретении арматура сверху в сжатой зоне растянута и не теряет устойчивости. При этом, собственно арматуры в наиболее сжатой зоне балки сверху и нет, что значительно экономно.

Балка с новым техническим решением,выдерживает без разрушения большие нагрузки и деформации,чем традиционная. Такой подход является новым научно-техническим решением ранее неизвестным в практике строительства.

Шагом вперед, является реализация растяжения сжатой зоны балки затяжкой, что, как известно, сжимает балку. Предложено и успешно воплощено закрепление затяжки на наклонно расположенных гибких тягах. Тяги закреплены на концах на верхней и нижней фибрах балки. При нагрузке балка прогибается, и затяжка отклоняет наклонные тяги, которые сжимают верхнюю и нижнюю фибры балки. Поскольку верхний конец тяг закреплен ближе к середине балки, чем нижний, то происходит растяжение и разгрузка сжатой зоны балки с одновременным сжатием нижней фибры.

Реализация предложенных регулировано — напряженных балок позволяет достичь ресурсоэнергосбережение за счет повышения прочности балочных конструкций до 100 процентов и увеличение жесткости до 70 процентов, а так же решить проблемы эксплуатации поврежденных объектов, завершение строительства недостроенных зданий и сооружений, реконструкции жилых домов.

Предложенное усиления конструкций регулируемыми рефлекторными системами дает возможность усилить, укрепить конструкции без их демонтажа и бетонирования на месте, что существенно уменьшает или полностью исключает загрязнения остатками строительства окружающей среды, уменьшает расхода материалов и энергии. При выполнении усиления уже существующих конструкций достигается ресурсоэнергосбережение, экологическая чистота, что сопровождается уменьшением загрязнения и выбросов тепла в окружающую среду.

Опалубки меняют свои размеры в процессе изготовления, как живые существа, в зависимости от плотности бетона. Такие колонны сегодня успешно эксплуатируются в опорах мостового перехода через реку Днепр в. Днепродзержинске. Кроме того, более двадцати таких разработок, были внедрены в производство при строительстве мостового перехода через реку Днепр в Херсоне и на других объектах. Экономический эффект от внедрения выражается в сокращении путей перевозок.

Новые решения в строительных конструкциях при применение растянутых элементов в системе усиления значительно снижает ее материалоемкость и повышает надежность как самой системы усиления,так и балки в целом.

Более подробное описание изобретений, вы можете найти в базе данных «Укрпатента» по Фамилии автора.

Понравилась статья, поделись с друзьями. Напиши свое мнение по данной теме в комментариях.