Сборная железобетонная колонна, стык сборных колонн и способ выполнения стыка
Формула / Реферат
1. Сборная железобетонная колонна, содержащая продольную стержневую и поперечную арматуру в виде хомутов по ее стволу, косвенную арматуру у концов колонны, снабженная вдоль ее оси продольным гибким стальным сердечником со стальными фланцами по концам для образования центрирующих прокладок в стыках по торцам колонн, отличающаяся тем, что все стержни продольной арматуры оборваны у торцов колонны, на торцах колонны посредством анкерных стержней закреплены поперечные торцовые стальные листы, снабженные по углам сквозными отверстиями для винтовых соединений со смежными по вертикали колоннами посредством шпилек, фиксируемых по концам гайками, размещенными в приторцовых угловых нишах, а также сквозным проемом в середине торцовых листов для пропуска гибкого стального сердечника, гибкий стальной сердечник смещен книзу относительно торцов колонны с образованием в верхнем торце колонны открытой кверху полости и выступа сердечника по низу колонны на суммарную величину стыкового зазора между колоннами и глубину открытой кверху полости нижней колонны, а по стволу колонны установлены поперечные рамки-фиксаторы, в средней части которых размещен гибкий стальной сердечник.
2. Сборная колонна по п.1, отличающаяся тем, что продольный гибкий стальной сердечник выполнен в виде цельного или составного бруса.
3. Сборная колонна по п.1, отличающаяся тем, что продольный гибкий стальной сердечник выполнен составным в виде группы арматурных стержней, объединенных в единый пакет посредством установленных на нем хомутов и/или бандажей.
4. Сборная колонна по пп.1-3, отличающаяся тем, что поперечные рамки-фиксаторы, установленные дискретно по стволу колонны поперек ее оси, выполнены в виде сварных решеток из арматурных стержней с ячейкой посередине для размещения и фиксации продольного стального сердечника и закреплены анкеровкой их стержней в бетоне по периметру сечения колонны.
5. Сборная колонна по пп.1-3, отличающаяся тем, что продольный гибкий стальной сердечник выполнен дискретным на концевых участках колонны на длину от ее торцов не менее 8 t, где t - наибольший поперечный размер стороны стального сердечника.
6. Стык сборных колонн, выполненных по пп.1-5, включающий концевые участки стыкуемых колонн с продольной арматурой, стержни которой заанкерены в бетоне у торцов, снабженные закрепленными по торцам колонн стальными листами, выполненными с отверстиями по углам и со сквозным проемом в середине, продольными гибкими стальными сердечниками, размещенными в каждой стыкуемой колонне вдоль ее оси, заполненным бетоном межторцовым зазором между стыкуемыми колоннами, а также шпильками с винтовой нарезкой, установленными в межторцовом стыковом зазоре и прикрепленными по концам к поперечным торцовым листам стыкуемых колонн в их угловых отверстиях гайками, размещенными в приторцовых угловых нишах, зачеканенных бетоном, отличающийся тем, что в сквозном проеме верхнего торцового листа и бетоне нижней колонны к торцовому листу прикреплен полый трубчатый элемент, верх стального продольного сердечника нижней стыкуемой колонны размещен в трубчатом элементе со смещением книзу относительно его верха и образованием открытой кверху полости на части длины трубчатого элемента, продольный стальной сердечник верхней стыкуемой колонны размещен в полости трубчатого элемента, обеспечив непосредственный контакт торцов сердечников нижней и верхней колонн, при этом полость трубчатого элемента предварительно заполнена цементным, или полимерным, или полимерцементным раствором, а в бетоне межторцового зазора размещено косвенное армирование в виде поперечных сварных сеток.
7. Стык сборных колонн по п.6, отличающийся тем, что по меньшей мере один торцовый стальной лист выполнен в виде цельной пластины, снабженной по периметру со стороны стыкового зазора прикрепленном на сварке окаймлением из стальных стержней.
8. Стык сборных колонн по п.6, отличающийся тем, что по меньшей мере один торцовый стальной лист выполнен составным из нескольких пластин, жестко соединенных между собой на сварке поперечными арматурными стержнями.
9. Способ выполнения стыка сборных колонн по пп.6-8, включающий поочередную установку на одной вертикальной оси нижней и верхней стыкуемых колонн, закрепление на торце нижней колонны направленных кверху шпилек с юстировочными гайками, установку в проектное положение посредством этих юстировочных гаек верхней колонны и фиксацию ее положения крепежными гайками в приторцовых угловых нишах, отличающийся тем, что полость открытого кверху трубчатого элемента, закрепленного в сквозном проеме торцового листа нижней колонны, сначала заполняют цементным, полимерным или полимерцементным раствором, над торцом нижней колонны размещают и фиксируют сварные сетки косвенного армирования межторцового зазора и сразу же в открытую полость нижней колонны вводят выступающий книзу свободный выступ гибкого стального сердечника верхней колонны, вытесняя из полости избытки раствора и опирая верхнюю колонну на юстировочные гайки, а затем верхнюю колонну посредством юстировочных гаек опускают книзу в проектное положение до достижения контакта между торцами сердечников нижней и верхней колонны и после фиксации положения верхней колонны крепежными гайками в ее нижних угловых нишах производят одновременную укладку бетонной смеси с вибрацией в межторцовый зазор и во все угловые ниши стыка.
Текст
010209 Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве многоэтажных каркасных зданий со сборными колоннами повышенной несущей способности в нижних наиболее нагруженных этажах и с унифицированными размерами их поперечного сечения по всей высоте здания. Известна сборная железобетонная колонна, включающая арматурные каркасы, образованные продольными стержнями, объединенными спиральной арматурой, а каркасы между собой объединены поперечными связями-хомутами из полосовой стали [1]. Известная колонна имеет высокую несущую способность. Однако она характеризуется чрезмерным насыщением арматурой и высокими трудозатратами на изготовление. Известна сборная железобетонная колонна, включающая продольную и поперечную арматуру по стволу колонны и косвенную арматуру в виде сварных сеток у торцов [2, с. 75, рис. 3.2]. Известная колонна проста в изготовлении и универсальна в применении. Вместе с тем известная колонна имеет невысокую несущую способность, поскольку плоские торцовые поверхности стыка со смежными колоннами содержат центрирующую прокладку, которая создает расклинивающее усилие,вызывающее раскалывание торца колонны продольными трещинами. Наиболее близкой к предлагаемой сборной железобетонной колонне является колонна, включающая продольную и поперечную арматуру по ее стволу, косвенную арматуру у концов колонны, и снабженная расположенным вдоль ее продольной оси гибким стальным сердечником со стальными фланцами по концам [3]. Известная колонна имеет высокую несущую способность. Однако объединение колонны на сварке вызывает повышенные трудовые и энергетические затраты при монтаже колонн. Отсутствие фиксации гибкого стального сердечника по длине колонны может вызвать преждевременную потерю ее устойчивости при действии продольных усилий. Известен стык сборных железобетонных колонн, включающий концевые участки колонн с поперечными стальными листами, прикрепленными к стержням продольной арматуры колонн на торцах и центрирующую прокладку [2, с. 89, рис. 3.10]. Недостатком стыка является температурные сварочные деформации и внутренние напряжения, возникающие при монтаже в элементах стыка и снижающие надежность стыкового соединения. Наиболее близким к предлагаемому является стыковое соединение колонн, включающее концевые участки стыкуемых колонн с продольной арматурой, оборванной у торцов, снабженные поперечными стальными листами на торцах, закрепленными анкерными стержнями в колоннах, колонны в стыке соединены между собой шпильками с винтовой нарезкой, закрепленными на торцовых листах гайками в приторцовых угловых нишах колонн. Стык в межторцовом зазоре содержит центрирующую стальную прокладку и цементно-песчаный раствор [4]. Известный стык технологичен и отличается невысокой трудоемкостью. Однако наличие центрирующей прокладки снижает надежность стыка и на его устройство требуется достаточно высокий расход металла. Известен способ выполнения стыка колонн, включающий поочередную установку на одной оси стыкуемых колонн, выполненных с поперечными стальными листами на торцах, прикрепление к ним по контуру стального окаймления и последующее заполнение раствором зазора между торцовыми стальными листами стыкуемых колонн [3]. Известный способ сравнительно прост в исполнении. Однако получаемый таким образом стык недостаточно надежен из-за образования температурных сварочных напряжений в элементах стыка, его осуществление требует сложного технологического и контрольного оборудования. Наиболее близким к предлагаемому является способ выполнения стыка сборных колонн, включающий поочередную установку на одной вертикальной оси нижней и верхней стыкуемых колонн, первоначальное закрепление на оси нижней колонны направленных кверху шпилек с юстировочными гайками,установку в проектное положение посредством этих юстировочных гаек верхней колонны и фиксацию ее положения крепежными гайками в угловых нишах с предварительным размещением в межторцовом зазоре стыка центрирующей стальной прокладки и цементно-песчаного раствора [4]. Известный способ прост в исполнении, отличается технологичностью и невысокой трудоемкостью,не требует сложного технологического оборудования. Однако на устройства стыка требуются достаточно высокие затраты металла. Основной задачей, на решение которой направлены заявляемые конструкции сборной железобетонной колонны и стыка сборных колонн, а также способ выполнения стыка, является увеличение несущей способности и повышение надежности колонны при сохранении постоянными размеров ее сечения, обеспечение унификации конструкций, что сокращает объем парка металлоформ на заводах, существенное расширение потребительских качеств каркасов зданий и сооружений, за счет новых возможностей по увеличению размеров сетки колонн и минимизации размеров их сечений. Единым техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленной группы изобретений, является повышение несущей способности колонны и ее стыковых соединений, сокращение энерго- и трудозатрат на монтаже колонн. Решение поставленной задачи достигается тем, что в сборной железобетонной колонне, содержа-1 010209 щей продольную стержневую и поперечную арматуру по ее стволу, косвенную арматуру у концов колонны и снабженной вдоль ее оси продольным гибким стальным сердечником со стальными фланцами по концам для образования центрирующих прокладок в стыках по торцам колонн, все стержни продольной арматуры заанкерены в бетоне у торцов колонны, на торцах колонны посредством анкерных стержней закреплены поперечные стальные листы. Поперечные стальные листы снабжены по углам сквозными отверстиями для винтовых соединений со смежными колоннами по вертикали в приторцовых угловых нишах гайками соединительных шпилек, а также сквозным проемом в середине стальных листов для пропуска гибкого стального сердечника, гибкий стальной сердечник смещен книзу относительно колонны с образованием в верхнем торце колонны открытой кверху полости и выступа сердечника по низу колонны на суммарную величину стыкового зазора между колоннами и глубину открытой кверху полости нижней колонны. По стволу колонны размещены поперечные рамки-фиксаторы, в средней части которых размещен гибкий стальной сердечник. В сборной колонне продольный гибкий стальной сердечник может быть выполнен в виде цельного или составного бруса. В сборной колонне продольный гибкий стальной сердечник может быть выполнен составным в виде группы арматурных стержней, объединенных в пакет, с установленными на нем хомутами и/или бандажами. В сборной колонне поперечные рамки-фиксаторы, установленные дискретно по стволу колонны поперек ее оси, выполнены в виде сварных решеток из арматурных стержней с ячейкой посередине для размещения и фиксации стального сердечника и закреплены анкеровкой их стержней в бетоне по периметру сечения колонны. В сборной колонне продольный гибкий стальной сердечник может быть выполнен дискретным на концевых участках колонны на длину от ее торцов не менее 8 t, где t - наибольший поперечный размер стороны стального сердечника. Указанный технический результат достигается тем, что стык сборных колонн, включающий концевые участки стыкуемых колонн с продольной арматурой, стержни которой заанкерены в бетоне у торцов,снабженные закрепленными по торцам колонн стальными листами, выполненными с отверстиями по углам и со сквозным проемом в середине, продольными гибкими стальными сердечниками, размещенными в каждой стыкуемой колонне вдоль ее оси, заполненным раствором стыковым зазором между стыкуемыми колоннами, а также шпильками с винтовой нарезкой, установленными в межторцовом стыковом зазоре и прикрепленными по концам к поперечным торцовым листам стыкуемых колонн в их угловых отверстиях гайками, размещенными в приторцовых угловых нишах, зачеканенных бетоном, в сквозном проеме верхнего торцового листа и бетоне нижней колонны, к торцовому листу прикреплен полый трубчатый элемент. Верх стального продольного сердечника нижней стыкуемой колонны размещен в трубчатом элементе со смещением книзу относительно его верха и с образованием открытой кверху полости на части длины трубчатого элемента, продольный стальной сердечник верхней стыкуемой колонны выпущен из ее торца книзу на длину, размещен в полости трубчатого элемента, обеспечив непосредственный контакт торцов продольных сердечников верхней и нижней колонн, при этом полость трубчатого элемента предварительно заполнена цементным, или полимерным, или полимерцементным раствором, а в межторцовом зазоре размещено косвенное армирование в виде поперечных сварных сеток и уложен монолитный бетон. В стыке сборных колонн по меньшей мере один торцовый стальной лист выполнен в виде цельной пластины, снабженной по периметру со стороны стыкового зазора прикрепленным на сварке окаймлением из стальных стержней. В стыке сборных колонн по меньшей мере один торцовый стальной лист может быть выполнен составным из нескольких пластин, жестко соединенных между собой на сварке поперечными арматурными стержнями. Указанный технический результат достигается тем, что способ выполнения стыка сборных колонн,включает поочередную установку на одной вертикальной оси нижней и верхней стыкуемых колонн, закрепление на торце нижней колонны направленных кверху шпилек с юстировочными гайками, установку в проектное положение посредством этих юстировочных гаек верхней колонны и фиксацию ее положения крепежными гайками в угловых нишах. Полость открытого кверху трубчатого элемента, закрепленного в сквозном проеме торцового листа нижней колонны, сначала заполняют цементным, полимерным или полимерцементным раствором, над торцом нижней колонны размещают и фиксируют сетки косвенного армирования межторцового зазора и сразу же в открытую полость нижней колонны вводят выступающий книзу свободный выступ гибкого стального сердечника верхней колонны, вытесняя из этой полости избытки раствора, и опирая верхнюю колонну на юстировочные гайки, а затем верхнюю колонну посредством юстировочных гаек опускают книзу в проектное положение до достижения контакта между торцами сердечников нижней и верхней колонн, и после фиксации положения верхней колонны крепежными гайками в ее нижних угловых нишах производят одновременную укладку бетонной смеси с вибрацией в межторцовый зазор и во все угловые ниши стыка. Сопоставление предлагаемого технического решения с прототипом позволяет заметить, что от из-2 010209 вестного оно отличается новыми признаками: (1) все стержни продольной арматуры заанкерены в бетоне у торцов колонны, (2) на торцах колонны посредством анкерных стержней закреплены поперечные стальные листы, снабженные по углам сквозными отверстиями для винтовых соединений со смежными по вертикали колоннами посредством шпилек, фиксируемых по концам гайками, размещенными в приторцовых угловых нишах, а также сквозным проемом в середине торцовых листов для пропуска гибкого стального сердечника, (3) гибкий стальной сердечник смещен книзу относительно торцов колонны с образованием в верхнем торце открытой кверху полости и (4) выступа сердечника по низу колонны на суммарную величину стыкового зазора между колоннами и глубину открытой кверху полости нижней колонны, а (5) по стволу колонны установлены поперечные рамки-фиксаторы, в средней части которых размещен гибкий стальной сердечник. Продольный гибкий стальной сердечник (6) выполнен в виде цельного или составного бруса. Продольный гибкий стальной сердечник (7) выполнен составным в виде группы арматурных стержней, объединенных в единый пакет посредством установленных на нем хомутов и/или бандажей. Поперечные рамки-фиксаторы (8), установленные дискретно по стволу колонны поперек ее оси, выполнены в виде сварных решеток из арматурных стержней-коротышей с ячейкой посередине для размещения и фиксации продольного стального сердечника и закреплены анкеровкой их стержней в бетоне по периметру сечения колонны. В сборной колонне продольный гибкий сердечник выполнен (9) дискретным на концевых участках колонны на длину от ее торцов не менее 8 t, где t - наибольший поперечный размер стороны сердечника. В сквозном проеме (10) верхнего торцового листа и бетоне нижней колонны к торцовому листу прикреплен полый трубчатый элемент, (11) верх стального продольного сердечника нижней стыкуемой колонны размещен в трубчатом элементе со смещением книзу относительно его верха и образованием открытой кверху полости на части длины трубчатого элемента, (12) продольный стальной сердечник верхней стыкуемой колонны размещен в полости трубчатого элемента. Обеспечив (13) непосредственный контакт торцов сердечников нижней и верхней колонн, при этом (14) полость трубчатого элемента предварительно заполнена цементным, или полимерным, или полимерцементным раствором, а (15) в бетоне межторцового зазора размещено косвенное армирование в виде поперечных сварных сеток. В стыке сборных колонн (16) по меньшей мере один торцовый стальной лист выполнен в виде цельной пластины, снабженной по периметру со стороны стыкового зазора прикрепленным на сварке окаймлением из стальных стержней. В стыке сборных колонн (17) по меньшей мере один торцовый стальной лист выполнен составным из нескольких пластин, жестко соединенных между собой на сварке поперечными арматурными стержнями. В способе выполнения стыка (18) полость открытого кверху трубчатого элемента, закрепленного в сквозном проеме торцового элемента нижней колонны, сначала заполняют цементным, или полимерным, или полимерцементным раствором,(19) над торцом нижней колонны размещают и фиксируют сварные сетки косвенного армирования межторцового зазора и (20) сразу же в открытую полость нижней колонны вводят выступающий книзу свободный выступ гибкого стального сердечника верхней колонны, вытесняя из полости избытки раствора и опирая верхнюю колонну на юстировочные гайки, а (21) затем верхнюю колонну посредством юстировочных гаек опускают книзу в проектное положение до достижения контакта между торцами сердечников нижней и верхней колонны и после фиксации положения верхней колонны крепежными гайками в ее нижних угловых нишах, производят (22) одновременную укладку бетонной смеси с вибрацией в межторцовый зазор и во все угловые ниши стыка. Все перечисленные признаки позволяют получить эффективную конструкцию колонны и ее стыков,обеспечивая наиболее полное использование под нагрузкой прочностных свойств бетона, арматуры и продольных гибких сердечников. Это означает, что высокая несущая способность и надежность колонны и ее стыка обеспечивается при минимальной материалоемкости. Способ выполнения стыка колонн обеспечивает получение указанной конструкции колонны и стыка, достижение высокого темпа монтажа, а также позволяет существенно сократить энерго- и трудозатраты на монтаже колонн, исключает потребность в сварке, монтажных кондукторах и оснастке. Все перечисленные признаки предлагаемого технического решения в приведенной сумме не известны, что подтверждает его новизну, а достигаемые технические результаты по предложенному решению превосходят известные, позволяя полностью решить поставленную задачу, и создают сверхсуммарный результат вследствие взаимного усиления действия друг на друга каждого из перечисленных признаков. Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлены фрагменты предлагаемой колонны и предлагаемый стык; на фиг. 2 - то же, разрез A-A ствола колонны на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, разрез Б-Б концевого участка колонны на фиг. 1; на фиг. 4 - то же, разрез B-B концевого участка колонны непосредственно у стыка на фиг. 1; на фиг. 5 - то же, разрез Г-Г по стыку в межторцовом зазоре на фиг. 1; на фиг. 6 - общий вид сплошного торцового листа с прикрепленным в сквозном проеме полым трубчатым элементом, вид в изометрии; на фиг. 7 - общий вид стыка колонн в стадии монтажа, вид сбоку; на фиг. 8 - рамка-фиксатор, выполненная в виде сварной решетки;-3 010209 на фиг. 9 - общий вид торцового листа из двух закладных деталей, вид в изометрии; на фиг. 10 - поперечное сечение гибкого продольного сердечника в виде пакета из группы арматурных стержней. Предлагаемая сборная железобетонная колонна (фиг. 1-10) включает ствол 1, в котором размещены стержни 2 продольной арматуры, хомуты 3 поперечной арматуры, косвенную арматуру в виде сварных сеток 4 у концов колонны. Вдоль оси колонны установлен продольный гибкий стальной сердечник 5 со стальными фланцами 6 по его концам. Все стержни 2 продольной арматуры колонны заанкерены в бетоне у ее торцов. На торцах колонны посредством анкерных стержней 7 закреплены поперечные торцовые стальные листы 8. Листы 8 снабжены по углам сквозными отверстиями 9 для размещения шпилек 10 с винтовой нарезкой, фиксируемых в стыке на нижней колонне крепежными гайками 11. Гайки 11 с одной стороны листа 8 размещены в приторцовых угловых нишах 12, а с другой стороны листа 8 в межторцовом зазоре 13 стыкуемых колонн. Верхняя колонна своим нижним листом 8 оперта на юстировочные гайки 14, размещенные в межстыковом зазоре 13 на шпильках 10, и зафиксирована в нижних угловых нишах 12 крепежными гайками 15. В межторцовом зазоре 13 размещено косвенное армирование в виде сварных сеток 16 и уложен монолитный бетон. Торцовые стальные листы 8 в середине снабжены сквозными проемами 17 для пропуска гибкого стального сердечника 5. По контуру к торцовому стальному листу 8 со стороны стыкового зазора на сварке прикреплены стержни окаймления (не показаны). К листам 8 в конусных, раззенкованных отверстиях 18 со стороны межторцового зазора 13 на сварке закреплены анкерные стержни 7, расположенные внахлест параллельно оборванным у торцов колонн стержням 2 их рабочей арматуры. К торцовым стальным листам 8 по углам со стороны колонны на сварке прикреплены стальные уголки 19, образующие приторцовые угловые ниши 12 колонн. В нишах 12 размещены концы шпилек 10, крепежные гайки 11 и 15 и монолитный бетон. Гибкий стальной сердечник 5 смещен книзу относительно торцов колонны, образуя в верхнем торце колонны открытую кверху полость 20, а также выступ 21 сердечника 5 книзу на величину межторцового зазора 13 между колоннами и глубину открытой кверху полости 20 нижней колонны. По стволу 1 колонны размещены поперечные рамки-фиксаторы 22, например, в виде стальной решетки (см. фиг. 8),зафиксированные на гибком сердечнике 5, со стержнями этой рамки 22, заанкеренными в бетоне по периферии сечения ствола 1 колонны. В средней ячейке 23 рамки-фиксатора 22 размещен гибкий сердечник 5. Шаг рамок 22 по стволу 1 колонны определяют расчетом из условия обеспечения устойчивости сердечника 5 в бетоне колонны и полного использования прочностных свойств бетона и сердечника 5 по стволу 1 колонны. Продольный гибкий стальной сердечник 5 может быть выполнен в виде цельного или составного бруса из металлопроката (на чертежах не показан). Продольный гибкий стальной сердечник 5 предпочтительней (см. фиг. 10) выполнять составным в виде группы арматурных стержней 24, объединенных в единый пакет бандажами в виде хомутов 25, либо отрезками труб 26. При этом между стержнями 24 целесообразно разместить коротыши 27 катанки или мелкосортной арматуры, обеспечивая раздвижку стержней 24 сердечника 5 для затекания цементного раствора в середину сердечника 5 (см. фиг. 10), способствуя тем самым увеличению жесткости сердечника 5. В проемах 17 верхнего торцового листа 8 и бетоне нижней колонны заподлицо с ее верхней поверхностью к торцовому листу 8 на сварке 28 прикреплен полый трубчатый элемент 29, а верх стального продольного сердечника 5 нижней стыкуемой колонны размещен в трубчатом элементе 29 со смещением книзу относительно его верха и с образованием открытой кверху полости 20 на части длины трубчатого элемента 29. Из торца верхней стыкуемой колонны продольный стальной сердечник 5 в виде выступа 21 выпущен книзу на длину, достаточную для полного размещения его в полости 20 трубчатого элемента 29, обеспечив непосредственный контакт торцов (или фланцев 6) стыкуемых колонн в готовом стыке. Непосредственно перед установкой верхней колонны (в зависимости от погодных условий и требований к стыку) полость трубчатого элемента 29 заполняют цементом, полимерным или полимерцементным раствором. Торцовый стальной лист 8 может быть выполнен в виде двух закладных деталей 30, жестко соединенных между собой на сварке поперечными арматурными стержнями 31 (см. фиг. 9). Торцовый стальной лист 8 может быть выполнен в виде четырех закладных деталей, размещенных на углах торца колонны и жестко объединенных в плоскости каждого торца арматурными стержнями-коротышами на сварке (на чертежах не показано). Применение дискретных закладных деталей на торцах колонн позволяет на 27-38% сократить расход стали на стык. Предлагаемая колонна и ее стыковое соединение предназначены для работы в составе сборномонолитных рамных и рамно-связевых, а также сборных связевых, каркасов зданий и поэтому они должны обеспечивать восприятие своими сечениями в основном продольных сжимающих усилий, а также передаваемого на них изгибающего момента. Таким образом, по стволу колонны продольное усилие воспринимают бетон, стержни 2 периферийной продольной арматуры и гибкий стальной сердечник 5, а изгибающие моменты в ее сечениях воспринимают бетон и стержни 2. Анкерные стержни 7, размещенные внахлест с оборванными у торцов стержнями 2 рабочей арматуры колонн, надежно включаются в работу под нагрузкой у торцов колонн, заменяя оборванную периферийную арматуру 2 колонны. Это включение обеспечивается тем, что, с одной стороны, стержни 7 закреплены на сварке в конусных отверстия 18-4 010209 торцовых листов 8, прикрепляя их тем самым к торцам колонн, и, с другой стороны, анкерные стержни 7,так же как и оборванные стержни 2, надежно закреплены в бетоне в пределах размещения косвенной арматуры в виде сеток 4. Поэтому в сечениях непосредственно у торцов колонн продольное сжимающее усилие воспринимает бетон, усиленный сварными сетками 4 косвенного армирования, а также торцовыми листами 8 или 30 с поперечными стержнями 31, гибкий стальной сердечник 5 и анкерные стержни 7,а изгибающий момент, действующий в этих же сечениях, воспринимают бетон и анкерные стержни 7. В сечениях стыка колонн по межторцовому зазору 13 продольные сжимающие усилия воспринимает бетон зазора 13, усиленный сварными сетками 16, а также торцовыми листами 8 или 30, выполняющими функции косвенного армирования, и шпильками 10, закрепленными концами по углам к торцовым листам 8 или 30, и являющимися, по существу, продолжением оборванных у торцов угловых стержней 2 продольной арматуры колонн. Изгибающий момент в этих же сечениях межторцового зазора 13 воспринимает бетон между торцами стыкуемых колонн и шпильки 10. Таким образом, рассматривая условия равновесия указанных характерных сечений можно обеспечить требуемую прочность и несущую способность предлагаемой колонны и стыка колонн. Характерным для предложенной колонны и стыка колонн является то, что благодаря сдвижке продольного гибкого сердечника 5 относительно торцов колонны, по верхнему торцу образованы открытая кверху полость 20,а по нижнему торцу выступ 21 сердечника 5 книзу. Это позволяет место передачи продольного усилия с сердечника 5 одной колонны на сердечник 5 другой колонны сместить от весьма напряженного стыка 13 и тем самым существенно разгрузить бетон стыкового зазора 13 от контактных напряжений и повысить несущую способность сечений в стыковом зазоре 13. Благодаря рамкам-фиксаторам 22, устанавливаемым по стволу 1 колонны, обеспечена устойчивость гибкого сердечника 5 при продольном сжатии и поэтому сердечник 5 может быть выполнен в виде цельного или составного бруса из высокопрочной стали с условным пределом текучести в 1,5-2,0 раза, превышающим предел текучести стали периферийных стержней 2. Кроме того, предложенная стыковка сердечников 5 с размещением их концов в отрезке цилиндрической или прямоугольной трубы 29 позволяет исключить потребность в сварке и может быть применена эффективная высокопрочная несвариваемая арматурная сталь в виде стержней 24 (см. фиг. 10). В арматурных каркасах колонн благодаря этому исключены температурно-сварочные деформации и напряжения, снижающие надежность и прочность сечений колонн. Предложенный способ позволяет посредством юстировочных гаек 14 плавно опустить выступ 21 сердечника 5 верхней колонны в полость 20, образованную над верхом сердечника 5 нижней колонны примерно на половине длины полости всей трубы 29, и обеспечить гарантированный контакт между торцами сердечников 5 и стыкуемых колонн. Погружение выступа 21 сердечника 5 в цементный, полимерный или полимерцементный раствор, предварительно размещенный в полости 20, с вытеснением его излишков при погружении позволяет обеспечить полное заполнение этим раствором зоны стыка сердечников 5 во всей полости 20 трубы 29. Это полностью исключает вероятность образования ослабленных сечений в сердечнике 5. Кроме того, по этой причине, обеспечив контакт стыкуемых сердечников 5 и заполнение трубы 29 раствором, при выполнении стыков сердечников 5 гладкими, можно исключить устройство фланцев 6 на их торцах и при этом обеспечить равномерную передачу продольного усилия как вдоль сердечников 5, так и в их стыках. Наличие сердечника 5 в виде пакета из стержней 24 высокопрочной арматуры позволяет простыми средствами обеспечить восприятие максимального продольного усилия, а размещение между стержнями 24 поперечных коротышей 27, раздвигающих эти стержни, и охват стержней 24 бандажами в виде хомутов 25 или отрезков труб 26 позволяет дополнительно повысить устойчивость всего сердечника-пакета 5 и включить в надежную совместную работу на продольное сжатие всех стержней 24 пакета с полным исчерпанием из прочностных свойств. На верхних этажах здания величина продольного усилия в колоннах уменьшается, и в этих местах сквозной по всей длине колонны сердечник 5 может быть заменен на дискретный с выполнением его только на концевых участках каждой сборной колонны. В этом случае дискретный сердечник позволяет сохранить высокую несущую способность стыков колонн за счет уменьшения контактных напряжений непосредственно в бетоне межторцового зазора 13. Как показывают проведенные испытания, длина дискретного сердечника должна быть принята не менее 8 t, где t - наибольший поперечный размер стороны сердечника 5. При длине t менее чем 8 t эффективность применения дискретного сердечника 5 существенно уменьшается. При длине дискретного сердечника в пределах 8-10 t несущая способность стыка возрастает незначительно, на 5-10%, а при длине свыше 10 t несущая способность стыка практически не увеличивается, но расход стали неоправданно возрастает. В целом в предложенной сборной колонне и стыке сборных колонн благодаря принятой конструкции, сочетанию продольной, поперечной и косвенной арматуры, наличию гибкого стального сердечника и торцовых листов, объединенных шпильками, обеспечено примерно равномерное распределение напряжений в бетоне и арматуре по стволу колонны, а в бетоне стыка и концевых участков колонн в пределах установки косвенной арматуры реализовано объемное напряженное состояние. Указанное по сравнению с известными [1-4] позволило реализовать наиболее полное использование прочности во всех основных элементах конструкции (бетон, гибкий стальной сердечник, продольная и косвенная арматура и-5 010209 др.). Благодаря этому обеспечена повышенная несущая способность как колонны, так и стыка, при их минимальной металлоемкости. Кроме того, непосредственно в предложенном стыке благодаря размещению в стыковом зазоре 13 сквозного продольного сердечника 5 существенно, на 35-45% по сравнению с известными [2, 5], снижена величина продольных деформаций. Предлагаемый стык сборных колонн выполняют в следующей последовательности. Полость 20 открытого кверху трубчатого элемента 29, закрепленного в сквозном проеме 17, на сварке 28 к верхнему торцовому листу 8 или 30 нижней колонны, установленной в проектное положение, заполняют цементным, полимерным или полимерцементным раствором. Над торцом этой колонны с закрепленными к листам 8 или 30 шпильками 10 и юстировочными гайками 14 размещают косвенную арматуру в виде одной или нескольких сварных сеток 16. Сразу же в заполненную раствором полость 20 вводят (см. фиг. 7) выступающий книзу выступ 21 сердечника 5 верхней колонны и верхнюю колонну, находящуюся в строповочном положении на крюке крана, нижним торцовым листом 5 через угловые отверстия 9 продевают на шпильки 10 и опирают на юстировочные гайки 14. Выступ 21 сердечника 5 верхней колонны при его погружении в полость 20 вытесняет излишки раствора, находящегося в этой полости. Затем, поворачивая юстировочные гайки 14, верхнюю колонну плавно опускают до упора торцами гибких сердечников 5 нижней и верхней колонн. Этими же гайками 14 верхнюю колонну устанавливают в проектное вертикальное положение и фиксируют положение крепежными гайками 15 в ее нижних приторцовых угловых нишах 12. Затем сразу же производят укладку бетонной смеси с вибрацией в полости межторцового зазора 13 и угловых ниш 12 обеих стыкуемых колонн. Приведенный способ выполнения стыкового соединения колонн дополняет преимущества конструктивного решения, он предельно прост в исполнении, обеспечивает получение надежного, прочного и высокоточного стыкового соединения, высокий темп строительства с его применением. Стыковое соединение не требует сварочных работ на стройплощадке, специального технологического оборудования и оснастки. Выполнение стыка практически не зависит от погодных условий, поскольку при отрицательных температурах допустим только локальный прогрев, а также возможно беспрогревное применение полимерных клеев, растворов и бетонов. Предлагаемое техническое решение - новое развивающееся направление развития конструкций колонн, направленное на унификацию конструкций каркасов зданий и повышение темпов строительства. Источники информации 1. Патент РФ 2059052, кл. Е 04 С 3/34, БИ 12, 27.04.96 2. Дыховичный Ю.А., Максименко В.А. Сборный железобетонный унифицированный каркас: Опыт московского строительства. Проектирование, изготовление, монтаж, перспективы развития. M.: Стройиздат, 1985, 296 с, илл. 3. Васильев А.П., Матков H.Г., Иванов В.В. Сборные железобетонные колонны с сердечником из гибкой арматуры для многоэтажных зданий. Бетон и железобетон, 1982,7, с. 25, 26, рис. 4. Патент РФ 2244789, кл. Е 04 С 3/34, Е 04 В 1/38, БИ 2, 20.01.05 5. ВНИИИС Госстроя СССР. Серия 8. Строительные конструкции. Обзорная информация. Стыки железобетонных элементов каркасов многоэтажных зданий. Матков Н.Г. Обзор. M.: ВНИИИС, 1982, 95 с, илл. (рис. 12, с. 27-29) ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Сборная железобетонная колонна, содержащая продольную стержневую и поперечную арматуру в виде хомутов по ее стволу, косвенную арматуру у концов колонны, снабженная вдоль ее оси продольным гибким стальным сердечником со стальными фланцами по концам для образования центрирующих прокладок в стыках по торцам колонн, отличающаяся тем, что все стержни продольной арматуры оборваны у торцов колонны, на торцах колонны посредством анкерных стержней закреплены поперечные торцовые стальные листы, снабженные по углам сквозными отверстиями для винтовых соединений со смежными по вертикали колоннами посредством шпилек, фиксируемых по концам гайками, размещенными в приторцовых угловых нишах, а также сквозным проемом в середине торцовых листов для пропуска гибкого стального сердечника, гибкий стальной сердечник смещен книзу относительно торцов колонны с образованием в верхнем торце колонны открытой кверху полости и выступа сердечника по низу колонны на суммарную величину стыкового зазора между колоннами и глубину открытой кверху полости нижней колонны, а по стволу колонны установлены поперечные рамки-фиксаторы, в средней части которых размещен гибкий стальной сердечник. 2. Сборная колонна по п.1, отличающаяся тем, что продольный гибкий стальной сердечник выполнен в виде цельного или составного бруса. 3. Сборная колонна по п.1, отличающаяся тем, что продольный гибкий стальной сердечник выполнен составным в виде группы арматурных стержней, объединенных в единый пакет посредством установленных на нем хомутов и/или бандажей. 4. Сборная колонна по пп.1-3, отличающаяся тем, что поперечные рамки-фиксаторы, установленные дискретно по стволу колонны поперек ее оси, выполнены в виде сварных решеток из арматурных-6 010209 стержней с ячейкой посередине для размещения и фиксации продольного стального сердечника и закреплены анкеровкой их стержней в бетоне по периметру сечения колонны. 5. Сборная колонна по пп.1-3, отличающаяся тем, что продольный гибкий стальной сердечник выполнен дискретным на концевых участках колонны на длину от ее торцов не менее 8 t, где t - наибольший поперечный размер стороны стального сердечника. 6. Стык сборных колонн, выполненных по пп.1-5, включающий концевые участки стыкуемых колонн с продольной арматурой, стержни которой заанкерены в бетоне у торцов, снабженные закрепленными по торцам колонн стальными листами, выполненными с отверстиями по углам и со сквозным проемом в середине, продольными гибкими стальными сердечниками, размещенными в каждой стыкуемой колонне вдоль ее оси, заполненным бетоном межторцовым зазором между стыкуемыми колоннами, а также шпильками с винтовой нарезкой, установленными в межторцовом стыковом зазоре и прикрепленными по концам к поперечным торцовым листам стыкуемых колонн в их угловых отверстиях гайками,размещенными в приторцовых угловых нишах, зачеканенных бетоном, отличающийся тем, что в сквозном проеме верхнего торцового листа и бетоне нижней колонны к торцовому листу прикреплен полый трубчатый элемент, верх стального продольного сердечника нижней стыкуемой колонны размещен в трубчатом элементе со смещением книзу относительно его верха и образованием открытой кверху полости на части длины трубчатого элемента, продольный стальной сердечник верхней стыкуемой колонны размещен в полости трубчатого элемента, обеспечив непосредственный контакт торцов сердечников нижней и верхней колонн, при этом полость трубчатого элемента предварительно заполнена цементным,или полимерным, или полимерцементным раствором, а в бетоне межторцового зазора размещено косвенное армирование в виде поперечных сварных сеток. 7. Стык сборных колонн по п.6, отличающийся тем, что по меньшей мере один торцовый стальной лист выполнен в виде цельной пластины, снабженной по периметру со стороны стыкового зазора прикрепленном на сварке окаймлением из стальных стержней. 8. Стык сборных колонн по п.6, отличающийся тем, что по меньшей мере один торцовый стальной лист выполнен составным из нескольких пластин, жестко соединенных между собой на сварке поперечными арматурными стержнями. 9. Способ выполнения стыка сборных колонн по пп.6-8, включающий поочередную установку на одной вертикальной оси нижней и верхней стыкуемых колонн, закрепление на торце нижней колонны направленных кверху шпилек с юстировочными гайками, установку в проектное положение посредством этих юстировочных гаек верхней колонны и фиксацию ее положения крепежными гайками в приторцовых угловых нишах, отличающийся тем, что полость открытого кверху трубчатого элемента, закрепленного в сквозном проеме торцового листа нижней колонны, сначала заполняют цементным, полимерным или полимерцементным раствором, над торцом нижней колонны размещают и фиксируют сварные сетки косвенного армирования межторцового зазора и сразу же в открытую полость нижней колонны вводят выступающий книзу свободный выступ гибкого стального сердечника верхней колонны, вытесняя из полости избытки раствора и опирая верхнюю колонну на юстировочные гайки, а затем верхнюю колонну посредством юстировочных гаек опускают книзу в проектное положение до достижения контакта между торцами сердечников нижней и верхней колонны и после фиксации положения верхней колонны крепежными гайками в ее нижних угловых нишах производят одновременную укладку бетонной смеси с вибрацией в межторцовый зазор и во все угловые ниши стыка.
МПК / Метки
Метки: сборных, колонна, выполнения, стыка, способ, железобетонная, колонн, сборная, стык
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/12-10209-sbornaya-zhelezobetonnaya-kolonna-styk-sbornyh-kolonn-i-sposob-vypolneniya-styka.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Сборная железобетонная колонна, стык сборных колонн и способ выполнения стыка</a>
Предыдущий патент: Способ моллирования стеклянных листов методом всасывания воздуха
Следующий патент: Многоэтажное каркасное здание
Случайный патент: Способ и система для нагревания воды на базе горячих газов