Железобетонная труба

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие по строительству Институт БелНИИС(72) Авторы Шепелевич Николай Иосифович Молчан Алексей Евгеньевич(73) Патентообладатель Научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие по строительству Институт БелНИИС(57) 1. Железобетонная труба, включающая цилиндрический бетонный сердечник с подошвой, содержащий внутренний и наружный цилиндрические каркасы, состоящие из продольных стержней и спиральной арматуры, а также каркасы усиления, установленные в шелыге и лотке железобетонной трубы, отличающаяся тем, что каркасы усиления выполнены из арматурного стержня, изогнутого по волновой линии таким образом, чтобы после установки внешние гребни охватывали продольные стержни наружного цилиндрического каркаса, а внутренние гребни ложились на спиральную арматуру внутреннего цилиндрического каркаса. 2. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что каркасы усиления шелыги железобетонной трубы установлены с поочередным смещением влево и вправо относительно центра шелыги, образуя участок перехлеста заданной длины. 16746 1 2013.02.28 Изобретение относится к производству железобетонных труб и может быть использовано при производстве железобетонных безнапорных труб для самотечных канализационных коллекторов, а также железобетонных водопропускных труб и тоннелей,устраиваемых в насыпях автомобильных и железных дорог. Известна железобетонная труба кольцевого сечения, армированная спиральноперекрестным каркасом, полученным непрерывной навивкой арматурной проволоки и сваркой узлов пересечений спиралей 1. Известное конструктивное решение трубы применяется при внутреннем диаметре до 1600 мм, а следовательно, данная труба имеет ограниченную пропускную способность. Известна железобетонная труба кольцевого сечения, армированная двумя цилиндрическими каркасами, расположенными соответственно у внутренней и наружной поверхностей стенки трубы 2. В известном конструктивном решении трубы отсутствуют каркасы усиления шелыги и лотка трубы (гребенки). Данная труба имеет ограниченную несущую способность и применяется при высоте засыпки (до верха трубы) не более 4 м. Наиболее близкими к предлагаемой являются железобетонные безнапорные трубы диаметром 2000-2400 мм, снабженные подошвой, армированные внутренним и наружным цилиндрическими каркасами, состоящими из продольных стержней и спиральной арматуры. В лотке и шелыге труб установлены (с заданным шагом) каркасы усиления, выполненные в виде гребенок 3 (прототип). Известная труба имеет повышенную несущую и пропускную способность и позволяет заменить несколько параллельных ниток труб меньшего диаметра. Недостатком известного технического решения является то, что известная конструкция гребенок (в виде дужки с приваренными скобами) имеет повышенную металлоемкость и трудоемка в изготовлении. Причем установка гребенок производится изнутри цилиндрического каркаса, что весьма неудобно при вертикальной сборке каркасов(например, при изготовлении труб по технологии вибропрессования), так как для их установки необходимо опускать и поднимать рабочего внутрь каркаса высотой 2,5-3,5 м. Таким образом, известная железобетонная труба характеризуется повышенной металлоемкостью и трудоемкостью изготовления. Предлагаемое техническое решение решает задачу снижения металлоемкости и трудоемкости изготовления железобетонных труб. Для решения поставленной задачи в железобетонной трубе, состоящей из бетонного сердечника с подошвой, внутреннего и наружного цилиндрических каркасов, состоящих из продольных стержней и спиральной арматуры, в лотке и шелыге трубы установлены каркасы усиления, выполненные из арматурного стержня, изогнутого по волновой линии. При этом каркасы усиления изогнуты таким образом, что после установки внешние гребни волн охватывают продольные стержни наружного каркаса, а внутренние гребни прикреплены к спиральной арматуре внутреннего каркаса. Каркасы усиления шелыги трубы могут быть выполнены из двух частей и установлены с поочередным смещением влево и вправо относительно центра шелыги, образуя участок перехлеста заданной (в зависимости от диаметра и толщины стенки трубы) длины,как правило, на 4-8 гребней. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленное техническое решение отличается от известного новыми признаками 1) каркасы усиления шелыги и лотка трубы выполнены из арматурного стержня, изогнутого по волновой линии 2) форма каркасов усиления такова, что после установки внешние гребни охватывают продольные стержни наружного каркаса, а внутренние гребни прикреплены к спиральной арматуре внутреннего каркаса 16746 1 2013.02.28 3) выполнены из двух частей и установлены с поочередным смещением влево и вправо относительно центра шелыги, образуя участок перехлеста. Перечисленные выше признаки предлагаемого технического решения при его осуществлении обеспечивают при достижении поставленной цели сверх суммарного результата и превосходят известные, а в приведенной сумме перечисленные признаки неизвестны. Сущность предлагаемого решения поясняется фигурами. На фиг. 1 изображена предлагаемая труба (после формовки в вертикальном положении), продольный разрез по центру шелыги и лотка, на фиг. 2 - кольцевое сечение трубы, а на фиг. 3 - схема работы трубы под нагрузкой. Железобетонная труба включает бетонный сердечник с подошвой 1, внутренний 2,наружный 3 цилиндрические каркасы, состоящие из продольных стержней и спиральной арматуры, и каркасы усиления шелыги 4 и лотка 5. Каркасы усиления 4 и 5 выполнены из арматурного стержня, изогнутого по волновой линии таким образом, что после их установки внешние гребни волн охватывают продольные стержни наружного каркаса 3, а внутренние гребни уложены и прикреплены к спиральной арматуре внутреннего каркаса 2 (например, с помощью фиксатора или вязальной проволокой). Каркасы усиления шелыги 4 установлены с поочередным смещением влево и вправо относительно центра шелыги, образуя в данной зоне участок перехлеста (удвоенного количества стержней) длиной 7 гребней (считая внутренние и наружные). При нагружении трубы трехлинейной нагрузкой(данная схема применяется для оценки несущей способности трубы) происходит деформация кольцевого сечения трубы с образованием наклонных (в лотке и шелыге) и нормальных (на уровне горизонтального диаметра) трещин. Наличие изогнутой по волновой линии (поперечной) арматуры позволяет эффективно сдерживать раскрытие наклонных трещин, в том числе за счет удвоения числа стержней, пересекаемых наклонной трещиной в зоне нахлестки каркасов усиления 4(фиг. 3). Охват внешними гребнями каркасов усиления 4 и 5 продольных стержней наружного каркаса и укладка и прикрепление внутренних гребней к спиральной арматуре внутреннего каркаса предотвращают образование кольцевых трещин, расслоение стенки и разрушение трубы при дальнейшем увеличении нагрузки. Указанное позволяет не только снизить расход металла при изготовлении каркасов усиления, но и повысить несущую способность труб за счет совместной работы внутреннего, наружного арматурных каркасов и каркасов усиления. При этом достигается существенное снижение трудоемкости изготовления каркасов усиления, в том числе за счет исключения сварочных работ. Таким образом, по сравнению с аналогами 1, 2 и прототипом 3 в предлагаемой конструкции трубы при наличии приведенных выше признаков удалось в наиболее полной мере обеспечить совместную работу внутреннего и наружного арматурных каркасов и каркасов усиления. В результате не только снижена металлоемкость трубы, но и существенно повышена ее эксплуатационная надежность. В отличие от известных, предлагаемые железобетонные трубы могут изготавливаться с внутренним диаметром свыше 2400 мм, а также применяться для устройства тоннелей (в том числе монолитных) в насыпях автомобильных и железных дорог. Предлагаемую железобетонную трубу изготавливают в той же последовательности,что и прототип 3. На каркасо-сварочной машине изготавливают внутренний и наружный цилиндрические арматурные каркасы 2 и 3. Каркасы усиления 4 и 5 изготавливают из арматурных стержней диаметром 5-6 мм с использованием механического станка (приспособления) для загиба арматуры. При этом арматурному стержню придается форма волновой линии, после чего стержень разрезают на участки требуемой длины. 3 16746 1 2013.02.28 Каркасы 2 и 3 переводят в вертикальное положение, поочередно (сначала внутренний,а затем наружный) устанавливают на поддон-раструбообразователь и производят их центровку (по поддону). На наружном каркасе отмечают положение центров шелыги и лотка трубы (по положению подошвы) и производят (с внешней стороны) установку каркасов усиления 4 и 5 (фиг. 1). При установке каркасы усиления 4 и 5 изгибают (в том числе растягивают или сжимают) таким образом, чтобы внешние гребни охватывали продольные стержни наружного каркаса, а внутренние ложились на спираль внутреннего каркаса, к которой их прикрепляют с помощью вязальной проволоки и путем загиба концов (фиг. 1-2). Данное техническое решение позволяет скрепить внутренний 2 цилиндрический каркас с наружным 3 без использования специальных фиксаторов-стяжек (прототип 3). После сборки пространственного арматурного каркаса на него надевают наружную форму, к форме прикрепляют поддон-раструбообразователь и перемещают мостовым краном на пост формовки. Форму надевают (вертикально) на вибросердечник и сверху подают бетонную смесь. После укладки и уплотнения бетона форму снимают с вибросердечника, переносят на пост набора прочности и производят (при технологии вибропрессования) распалубку (отстегивают поддон и снимают наружную форму). При этом свежеотформованная труба остается на поддоне до набора бетоном требуемой прочности. Таким образом, технология изготовления труб традиционна и не требует дополнительных трудозатрат. Наличие в трубе подошвы обеспечивает проектное положение каркасов усиления (после укладки труб в траншею). Предлагаемое техническое решение будет реализовано в жилищно-коммунальном и дорожном строительстве как в Республике Беларусь, так и в Российской Федерации. Его применение позволит повысить эксплуатационную надежность канализационных коллекторов и автодорожных сооружений. Источники информации 1. А.с. СССР 1721374, 1992. 2. А.с. СССР 1560872, 1990. 3. ГОСТ 6482-88. Трубы железобетонные безнапорные. Технические условия. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4