Соединение колонны с фундаментным стаканом

 

1. СОЕДИНЕНИЕ КОЛОННЫ С ФУНДАЛ ЕНТНЫМ СТАКАНОМ, вклк чаюшее размешенную в стакане уааляемую массу, на которую оперт нижний . конец колонны, и упоры, удерживающие колонну в фунцаментаом стакане, отличающееся тем, что, с целью обеспечения плотности соединения и стабилизированного цавлшсия в упорах при линейном перемещении колонны. между колонной и упорами установлены слоистые прокладки, прикрепленные к колонне ниже упоров, при этом слои проклааок со стороны упоров выполнены гибкими, а со стороны колонны - из упругопластичного материала, причем упоры вдавлены в прокладки на глубину S , определяемую из соотношения 8.Ki.n), где И - толщина слоя проклаоки из упругопластичного материала; k - коэффиаи«1т допускаемых о-рклонений линейных размеров; Я,имаксималы1ые отклонения размеров колонны от ее номинальна (Л ной цилиндрической поверхности соответственно в сторону ув&личевня и уменьшения. 2. Соединение по п.1,о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что между поверхностью каждого упора и гибким слоем о соответствующей прокладки расположен 30 0 контактный антифрикционный слой. 3. Соединение по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я т&л, что поверхности упоэо ров в месте контакта с проклаокамИ: 4 имеют фаску в верхней части.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 8 ()

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3512755/29-33 (22 ) 22. 1 1.82 (46) 23.03.84. Бюл. ¹ 11 (72 ) В. В. Азараев, A. А. Петраков, В. E. Макиенко и Н. А. Живоцеров (71) Проектный и научно-исследователь ский институт "Донецкий Промстройкиипроек т" (53) 624.159.11 (088.8) (56) 1. Авторское свицетельство СССР

¹ 257722, кл. Е 04 В 1/36, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 696115, кл. Е 04 В 1/36, 1979..

3. Авторское свипетельство СССР

¹ 827713, кл. E 04 B 1/36, 1981.

4. Авторское свидетельство АЗССР

¹ 654758, кл. Е 02 D 27/34, 1979 (прототип). (54) (57) 1. СОЕДИНЕНИЕ КОЛОННЫ

С ФУНДАМЕНТНЫМ СТАКАНОМ, включающее размещенную в стакане уцаляемую массу, на которую оперт нижний . конец колонны, и упоры, удерживающие колонну в фунпаментном стакане, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения плотности соединения и стабилизированного давления в упорах при линейном перемещении колонны, g(g)) Е 022 27/34; E 04 С 3/34 межцу колонной и упорами установлены слоистые проклацки, прикрепленные к колонне ниже упоров, при этом слои про кладок со стороны упоров выполнены гибкими, а со стороны колснны - из уп» ругопластичного материала, причем упоры вцавлены в проклацки на глубину с, определяемую из соотношения

rae lj - толщина слоя прокладки из упругопластичного материала;

k - коэффициент допускаемых от клонений линейных размеров;

Я,0 - максимальные отклонения раз . меров колонны от ее номиналы ной цилинцрической поверхности соответственно в сторону увеличещщ и уменьшения.

2. Соединение по п.l,о т л и ч а— ю щ е е с я. тем, что между поверхностью кажцого упора и гибким слоем соо тветствуюшей прокладки расположен контактный антифрикционный слой.

3. Соединение по п. l, о т. л и ч аю ш е е с я тем, что поверхности упоров в месте контакта с прокладками,-" имеют фаску в верхней части.

1081284

Изобретение относится к строитель ству и предназначено для корректировки положении зданий, возводимых на неравномерно деформируюшихся основаниях., например на попрабатываемых территориях.

Известны горизонтальные опорные соединения строительных элементов, обеспечиваюшие защиту зданий от нерав.номерных горизонтальных деформаций . 10 основания по принципу податливости за счет взаимного проскальзывания по антифрикционным прокладкам и соответству юшего гашения дополнительных усилий в конструкциях (1) .

Хотя указанные соединения обеспечивают сохранение уровня напряжений в антифрикционных прокладках при возникновении дополнительных усилий от неравномерныхх и ефо рмаций основания, но 2р они невыгодны пля восприятия преобладающих моментных нагрузок, при которых плошадь антифрикционных прокладок необходимо,.значительно увеличивать. Причем пля скольжения строительных эле

25 ментов в горизонтальной плоскости указанные соединения требуют применения фрезерованных стальных листов по плошади антифрикционных прокладок. Примене ние таких соепинений для скольжения колонн в фундаментных стаканах неизбежно обуславливает расположение всех антифрикционных прокладок на одной цилиндрической поверхности.

Известны скользящие опоры пля стро. ительных элементов, отличающиеся от указанных соединений наличием прослоек из упругого материала между стальными листами и строительными элементами.

Такие скользящие опоры проявляют частичные упругие деформации в направле 4О нии смешений, что позволяет существенно уменвшить остаточные перемещения зданий при сейсмических воздействиях(2, Однако указанные опоры для применю ния в соединениях колонн с фундамент 4 ными стаканами имеют существенные недостатки. Так наличие упругих прокладок, с одной стороны обеспечивает плот ность соединений и исключает необхопимость фрезеровки стальных листов, а с 50 другой стороны обуславливает упругое раскачивание колонн в фундаменчных стаканах, которое для нормальной эксплуатации явно недопустимо по условиям прочности и по санитарным нормам. 55

Если же для уменьшения упругих раскачиваний колонн жесткость упругих прокладок повысить, то при этом уменьшит ся положительный эффект указанных скользяших опор, т.е. уменьшатся частичные упругие деформации. Далее упругие прокладки воспринимают одновременно нормальные и касательные усилия, причем при линейном скольжении колонн касательные усилия не меняют направления, поэтому от сложения усилий неизбежны перенапряжения, и повышенные деформации упругих прокладок, также ведущие к необхопимоети повышать их жесткость и прочность.

Известны подобные скользящие опоры строительных конструкций, включак шие жесткие пластины из антифрикционных материалов типа фторпласта, заключенные в пыленепроницаемые ткан вые футляры. Преимушества опор за-, I ключаются в повышенной несущей способности и долговечности (3J.

Однако применение у.казанных опор в соединениях колонн с фундаментными стаканами затруднено. Скользящие опоры мало пригодны пля больших горизонтальных перемещений строительных конс трукций, взаимодействующих плоскими поверхностями, так как при этом тканевые футляры в направлении сдвижения сильно деформируются. Чтобы не было разрушения. герметичных тканевых футляров, их плошадь в плане должна намного превосхопить плошадь жестких . антифрикционных пластин, что по конструктивным особенностям узлов не всегда возможно.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является соединение колонны с фундаментным стаканом, включаюшее- размещенную в стакане удаляемую массу, на которую оперт нижний конец колонны, и упоры, удерживающие колонну в фундаментном стакане (4).

Недостаток, известного с тыкового соединения заключается в том, что поверхнос ть колонны отличается неравномерной макрофактурой и искривлением плоскостей сторон, это приводит к ее . заклиниванию или свободному колебанию в неподвижных упорах при осевом -перемещении.

Бель изобретения - обеспечение плотности соединения и стабилизированного давления в упорах при линейном перемещении колонны.

Указанная цель достигается тем, что в соепинении колонны с фунпаменмным стаканом, включаюшем размешен1081284

15 гце и — толщина слоя прокладки из упругопластичного материала;

К - коэффициент цопускаемых отклонений линейных размеров;

3,0 - максимальные отклонения раз- 20 меров колонны от ее номинальной цилин: прической поверхности соответственно в сторону увеличения или уменьшения.

Кроме того, межцу поверхностью кажцого упора и гибким слоем соответ ствуюшей проклацки может быть расположен контактный антифрикционный слой, Причем поверхности упоров в месте контакта с проклацками могут иметь фаску в верхней части. 30

На фиг. 1 изображено предлагаемое соецинение колонны с фунцаментным стаканом, общий виц в разрезе.

Соединение соцержит фунцаментный стакан 1 и размещенную в нем удаля мую массу 2, которая сообщается через отверстия 3 с замкнутой полостью 4.

На удаляемую массу 2 оперт нижний конец колонны 5, которая уцерживается в фунцаментном стакане 1 с помощью 40 упоров 6. Между упорами 6 и колонной

5 установлены разнородные прокладки: со стороны упоров 6 — гибкие прокладки

7, со стороны колонны 5 — прокладки 8 из упругопластичного материала. Про- 45 клацки 7 и прокладки 8 прикреплены к колонне 5 ниже упоров 6 посрецством шпилек 8 и гаек 10. Упоры 6 своими поверхностями 11 вдавлены в проклацки

7 и 8 при помощи натяжных элементов

12 враспор со стенками 13 фунцамент ного стакана 1 и замоноличены бетонной смесью 14. В верхней части упоров 6 на поверхностях 11 образованы фаски

15. На поверхностях 11 упоров 6 и. взаимоцействуюших с ними поверхностях гибких проклацок 7 нанесен контактный антифрикционный слой 16. Прокладки 7 ную в стакане удаляемую .массу, на кокоторую оперт нижний конец колонны, и упоры, уцерживаюшие колонну в фундаментном стакане, межцу колонной и упорами установлены слоистые прокладки, прикрепленные к колонне ниже упоров, при этом слои прокладок со стороны упоров выполнены гибкими, а со стороны колонны — из упругопластичного . материала, причем упоры вцавлены в проклацки на глубину 5, опрецеляемую из соотношения и 8 и упоры 6 выше верхнего обреза . стенок 13 фундаментного стакана 1 закрыты защитным кожухом 17.

В зависимости от типа зцаний и цей5 ствующих нагрузок И, Q и М элементы соединения колонны с фунцаментным стаканом могут отличаться по конст

Руктивному исполнению материалами, пропорциями, размерами, формой, количеством частей и их расположением в соецинении. Например, упоры 6 и гибкие прокладки 7.могут быть изготовлвны из черных и цветных металлов и неметаллических материалов (стали, медных и алюминиевых сплавов, стеклопластиков), удовлетворяющих по расчету требованиям прочности. Для проклацок 8 могут быть использованы такие упругопластичные материалы, как поливинилхла рицные пластикаты, полиэтилены, полипропилены, полиизобутилены, т.е. материалы, имеющие хорошо выраженный низкий предел текучести при температурах, близких к условиям эксплуатации соецинений колонн 5 с фунцаментными стаканами 1. Упоры 6 могут быть установлены в оцном или в нескольких уровнях по высоте колонны 5. Шпильки 9 могут быть изготовлены в вице заклацнык: цеталей или анкеров, замоноличенных в ко лонне 5, или изготовлены в вице отдельных сборных элементов, пропущенных . через отверстия колонны 5. Натяжные элементы 12 могут быть выполнены съемными или стационарно замоноличени ными и могут включать клиновые или винтовые пары и расширяющийся цемент.

Бетонная смесь 14 может быть приготовлена на обычном, безусацочвом или расширяющемся цементе. Фаски 15 на поверхностях 11 могут быть образованы прямолинейными или ломаными отрезками, или плавными криволинейными профилями, включающими всю поверхность 11. Контактный антифрикционный слой 16 может быть выполнен в вице поверхностных смазок (с применением масел, эмульсий, графитовых порошков и воды), прослоек с компонентами цветных металлов, нане сенных химическим или электролитичес ким способом; наклеенных полимерных пленок и тканей, тверцых смазок из антифрикционных наполнителей, внедренных в жесткую основу гибких прокладок 7 и образующих с ними композиционный материал. Контактный антифрикционный слой 16 может быть нанесен только на поверхности 11 или только на взаимоцей1081284 ствуюшие с ними поверхности гибких-. проклацок 7, или на оба типа поверхнос тей одновременно. В случае необхоцимости антифрикционный слой 16 может выполнять функцию противокорроэионной за- 5 щиты.

40

Соединение колонны с фунцаментным стаканом осуществляется следующим образом.

Перед монтажом на гранях колонны

5 устанавливаются прокладки 8 иэ упругопластичного материала и сверху проклацки 7 и прикрепляются к колонне

5 посрецством шпилек 9 и гаек 10 в нижней части. Для удержания разнородных прокладок 7 и 8 вблизи поверхности колонны 5 все прокладки по верхней чао.ти обматываются вокруг колонны непрочной проволокой или веревкой, которая впослецствии уцаляется. На наружную поверхность гибких прокланок 7 наносится контактный антифрикционный слой 16, если заранее не был нанесен на прокладки 7. Затем колонна 5 опускается s фундаментный стакан 1, опирается нижним концом на удаляемую массу 2, выводится по рискам в проектное положение с по» мощью упоров 6 (на поверхности ll которых также при необходимости прецва»

30 рительно наносится контактный антифрикционный слой 16) и удерживается в стакане 1 также упорами 6. Зля перемещения и закрепления упоров 6 используются натяжные элементы 12. Послецние упираются в от яки 13 фунцаментного 35 стакана 1 и работают враспор с колонной 5. При этом натяжными элементами

12 развиваются усилия, которые на взаимоцействуюших поверхностях 1 1 упоров 6 образуют сжимающие напряжения, превосходящие предел текучес ти упругопластичного материала проклацок

8. При перемещении упоров 6 происходит вдавливание прокладок 7 и 8 на глуби,4. ну 0 . Причем гибкие прокладки 7 изгибаются по профилю упоров 6, а прокладки 8 из упругопластичного материала пластически цеформируются за счет изменения исходной структуры и положения макромолекул. При остановке процесса вдавливания, т.е. при непоцвижных упорах 6, в упругопластичном ма териале прокладок 8 протекает быстрая и полная релаксация напряжений, т.е. вы нужцено вызванные натяжными элемента ми 12 сжимающие напряжения практически падают цо нуля. После этого упоры

6 замоноличиваются бетонной смесью

14, а на верхний обрез фунцаментного стакана 1 устанавливается защитный кожух 17, Соецинение колонны с фунцаментньщ стаканом работает следующим образом.

В обычный периоц эксплуажции, т.е. когда положение зданий не корректируется, кажцая колонна 5 покоится на уцаляемой массе 2 и неподвижна относительно фунцаментного стакана 1. При этом колонна 5 воспринимает действующие эксплуатационные внешние нагрузки и цеформационные возцействия основания, в ней возникают усилия Й, Q и М, которые она перецает на фунцаментный стакан 1 следующим путем. Усилие передается на днище стакана 1 непосредственно через удаляемую массу 2, которая в этот момент нахоцится в твердом состоянии и полностью воспринимает цействуюшую на нее нагрузку. Усилия и М перецаются на стенки 13 фун.даментного стакана 1 через разнородные проклацки 7 и 8 и через упоры 6 преимущественно в вице нормальных сил, вызывающих в упорах 6 и проклацках 7 и 8 только напряжения сжатия. По максимальным расчетным значениям этих нормальных сжимающих усилий размеры поверхностей 11 на упорах 6 подобраны такими, что в разнородных проклацках 7 и 8 в местах взаимодействия с упорами

6 напряжения сжатия достаточно малы и настолько ниже прецела текучести материала упругопластичных проклацок

8, что их сббственные деформации черезвычайно малы и с течением времени не нарастают, т.е. реологические процессы не проявляются, а упругопластичный материал работает в упругой области.

На момент корректировки положения зданий занимающий лишь малую часть времени от эксплуатационного периода, из-поц конца кажцой поцлежащей опусканию колонны 5 убирается любым извест ным способом в заданном обьеме удаляемая масса 2 через отверстия 3 в замкнутую полость 4. При этом усилия 8 и

М, как и раньше, передаются на стенки

13 фунцаментного стакана 1 через упоры 6 и разнороцные прокладки 7 и 8.

Усилие И на цнище стакана 1 непосрецственно не передается, так как уцаляе» мая масса 2 находится в полутвердом или жидком состоянии и выцавливается поц усилием (или вытекает самостоятельно) в замкнутую полость 4. Колонна

5 при этом совместно с прикрепленными

1081284 8 к ней прокладками 7 и 8 приобретает возможность перемещения в фунцамент ном стакане 1 относительно удерживаю-. щих упоров 6, выполняющих в этот мо1 мент функцию направляющих. Поскольку упоры 6 были предварительно вдавлены в прокладки 7 и 8, то суммарный размер колонны 5 с прокладками 7 и 8 в уровне упоров 6 меньше этого разметка во всех уровнях выше упоров 6 и, слецовательно, поц действием усилия N цви» жение колонны 5 становится возможным только после преоцоления расклинивающего цействия упругопластичных проклацок 8, сопровожцаюшегося быстро возрос тающими горизонтальными распорными усилиями в упорах 6. Как только эти распорные усилия через поверхности 11 упоров 6 созцают в проклацках 8 сжимающие напряжения, превышающие предел текучести упругопластичного материала, происхоцит линейное движение колонны в фунцаментном стакане с возникновением касательных усилий в результате полусухого трения по контакт ному антифрикционному слою 16 поверх10

20

25 ностей 11 упоров 6 и взаимоцействуюших наружных поверхностей гибких. проклацок 7. Касательные усилия надежно воспринимаются гибкими проклацками 7 из прочного материала, причем поц дейст вием касательных усилий часть гибких прокладок 7 ниже упоров 6 растянута.

Участки же прокладок 7 и 8 выше упо30 ров 6 вообще не напряжены. Напряжения

35 в проклацках 7 и 8 развиваются по мере поступления их в зсну взаимодействия с упорами 6 при линейном цвижении колонны 5, При этом упругопластичный мате» ется за счет изменения исходной структуры-и положения макромолекул поц дей» ствием только сжимающих напряжений ! как бы "плавится" в поле механических

50 сжимающих напряжений, и завальцовывается между упорами 6, обеспечивая постоянную плотность соединения. Гибкие, проклацки 7 скользят по контактному антифрикционному слою 16 и протягиваются по упорам 6, полностью повторяя профиль поверхностей 11 благодаря своей гибкости, которая может быть при необходимости увеличена за счет изготовления прокладок 7 многослойными. Наличие фасок 15 на поверхностях 11 в верхней части, упоров 6 снимает концент рацию напряжений в прокладках 7 и 8 в момент их соприкосновения с упорами риал проклацок 8 пластически цеформиру-40

6 и гарантирует плавное затягивание (завальцовывание) и прохождение прокладок 7 и 8 между упорами 6. Упоры.

6, являясь направляющими, калибруют размер колонны 5 с прокладками 7 и 8, образуя с трого номинапьную цилинцрическую поверхность скольжения. Причем при отклонении размеров колонны 5 от номи нала проклацки 8 при завальцовке изменяются по толщине межцу упорами 6 от прецварительно установленных значений и - о цо уменьшенных величин

Й вЂ” 0 - Я (когца максимальные отклонения размеров колонны увеличиваются на ) или qo увеличенных величин и - 0 + u (когда максимальные отклонения размеров колонны уменьшаются на ц ). Линейное перемещение колонны 5 в фунцаментном стакане 1 продолжается цо тех пор, пока конец колонны 5 не упрется в затвердевшую уцаляемую мао»су 2, которая снова в состоянии буцет воспринимать усилие H и передавать его на цнише стакана 1.

Во время движения колонны 5 при любых величинах пластических цеформаций упругоплас тичного ма териала прокладок 8 прецельные сжимающие напряжения сохраняются постоянными, стабилизированнымии и не превосходят прецела текучести упругопластичного материала. Та» ким образом, на стенки 13 фунцарентно го стакана 1 также передается стабилизированное давление, позволяющее выпоп нить по нему точный расчет верхней части стакана 1 по прочности и дефор»мативности с цопускаемой шириной раскрытия трещин и тем самым обеспечить соецинению колонны с фунцаментным стаканом нацежную и цлительную эксплу акацию. После остановки колонны 5 в фунцаментном стакане 1 распорные усилия, а слецовательно, сжимающие напражения снижаются практически цо нуля, так как в упругопластичном материале в короткое время протекает быстрая и полная релаксация напряжений, а в со динении, как и прежде, действуют усилия

N,Q цм.

Процесс корректировки положения зданий может быть в любых соотношениях между каждым соединением колонны 5 с фундаментным стаканом 1 многократно повторен до полного выбирания,иэ-поц конца кажцой колонны 5 всей удаляемой массы 2. Высота массы 2 не ограничивается, мало влияет на прочность фунцаментного стакана 1 и назначается из

1081284

BHHHGH Заказ 1489/26 Тираж 644 Подписное ф цщал щщ "Патент", r,ужгород, ул. Проектная, 4 условий полной компенсации прогнозируемых или ожидаемых неравномерных деформаций оснований.

Предлагаемое соединение колонны с фундаментным стаканом обеспечивает плотность всей конструкции как в обычный период эксплуатации, так и на момент корректировки положения зцаний, а также обеспечивает стабилизированное давле- 10 ние в упорах при линейном перемешении колонны в фундаментном стакане. Кроме этого, соединение отличается четкос тью и рациональностью передачи усилий меж-. цу элементами, нацежностью И цолговечностью в эусплуатации, Конкретно это дает возможность произвоцить застройку плошацок с резко выраженными свойс твами неравномерных деформаций оснований, которые в настоящее время считаются в строительном отношении непригодными. Причем зас тройку плошацок можно произвоцить зданиями, запроектированными из типовых элементов без дополнительного усиления и тем самым получать снижение сметной стоимости строительно-монтажных работ в среднем на 3-12%