Строительная конструкция

 

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительным конструкциям, работающим на сжатие, например колоннам, элементам арочных и ферменных конструкций. Технический результат изобретения - снижение материалоемкости строительных конструкций, работающих на сжатие, увеличение их несущей способности, снижение трудозатрат на производство и монтаж. Строительная конструкция содержит корпус, выполненный из материала с высоким сопротивлением растягивающим усилиям, например металла, снабжена полостью, заполненной наполнителем, опорными пятами, размещенными в полости корпуса у его открытых концов, с возможностью перемещения вдоль полости корпуса. В качестве наполнителя использован сыпучий материал, например песок, при этом в полости корпуса размещены мембраны, выполненные в виде пластин, форма которых соответствует сечению полости корпуса. Кроме того, мембраны снабжены сквозными отверстиями. Кроме того, периметр мембраны снабжен опорным поясом, выполненным в виде жестко скрепленной с ним ленты. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительным конструкциям, работающим на сжатие, например колоннам, элементам арочных и ферменных конструкций.

Известны строительные конструкции, в которых внешние осевые нагрузки, передаваемые на внешнюю трубообразную стальную часть конструкции, частично воспринимаются бетонным сердечником (патент США 5012622, кл. Е 04 С 3/34, 1991 г.).

Недостаток этого технического решения - совместная работа материалов используется в основном для того, чтобы предотвратить местную потерю устойчивости стенки конструкции. Трудоемкость ее изготовления значительна из-за необходимости введения внутрь трубы бетонной смеси, при этом имеют место сложности качественного заполнения бетоном трубы.

Известна также строительная конструкция, содержащая корпус, выполненный из материала с высоким сопротивлением растягивающим усилиям, например металла, снабженная полостью, заполненной наполнителем, опорными пятами, размещенными в полости корпуса у его открытых концов, с возможностью перемещения вдоль полости корпуса (заявка Японии 3-53420, кл. Е 04 С 3/30, Е 04 В 1/30, Е 04 С 3/293, 1991 г.). Усилие от внешних сжимающих воздействий передается на бетонное заполнение по поршневой схеме.

Недостаток этого технического решения в том, что металлический корпус играет роль несъемной опалубки и включается в работу только при разрушении наполнителя - бетонного ядра (см. В.А. Катаев. Теоретические исследования и расчет трубобетона, "Бетон и железобетон" 2, 1994, стр. 26-28). Это ведет к перерасходу стали, т.к. несущая способность корпуса не используется, а использование бетона в качестве наполнителя ведет также к удорожанию конструкции и увеличению трудовых затрат на изготовление колонн, как упомянуто выше.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является снижение материалоемкости строительных конструкций, работающих на сжатие, увеличение их несущей способности, снижение трудозатрат на производство и монтаж.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в увеличении несущей способности центрально сжатых конструкций при снижении материальных и трудовых затрат на их производство и монтаж.

Поставленная задача решается тем, что в строительной конструкции, содержащей корпус, выполненный из материала с высоким сопротивлением растягивающим усилиям, например металла, снабженной полостью, заполненной наполнителем, опорными пятами, размещенными в полости корпуса у его открытых концов, с возможностью перемещения вдоль полости корпуса, в качестве наполнителя использован сыпучий материал, например песок, при этом в полости корпуса размещены мембраны, выполненные в виде пластин, форма которых соответствует сечению полости корпуса. Кроме того, мембраны снабжены сквозными отверстиями. Кроме того, периметр мембраны снабжен опорным поясом, выполненным в виде жестко скрепленной с ним ленты.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствуют о соответствии предлагаемого технического решения критерию "новизна".

При этом совокупность отличительных признаков формулы изобретения позволяет обеспечить решение поставленной задачи.

На фиг. 1 показан продольный разрез строительной конструкции, на фиг. 2 - изменения эпюры давления от количества и местоположения мембран, на фиг. 3-5 - мембраны различного типа, соответственно сплошная, с отверстиями и сетчатого типа.

В качестве примера рассмотрена конструкция колонны, которая состоит из корпуса колонны трубчатого сечения 1, поршня 2. Внутрь оболочки колонны 1 помещен наполнитель 3 (в качестве которого использован сыпучий материал, например песок, с низким содержанием глинистых частиц). В полости колонны размещены мембраны 4, выполненные в виде пластин, форма которых соответствует сечению полости корпуса, при этом мембраны могут быть свободно установлены на любом участке полости корпуса. Мембраны 4 могут быть выполнены из стальных пластин, как сплошных, так и снабженных сквозными отверстиями. Кроме того, периметр мембраны снабжен опорным поясом, выполненным в виде жестко скрепленной с ним ленты, плоскость которой перпендикулярна плоскости мембраны.

Возведение колонны начинается с выявления мест установки мембран в полости корпуса колонны. Для этого, задавшись проектными нагрузками и учитывая конструктивные размеры колонны, строят эпюру 5 давления наполнителя на стенки корпуса. Выявляют точки 6 (верхнюю и нижнюю) перегиба эпюр 5 (являющиеся началом участков корпуса, в которых давление наполнителя на стенки корпуса падает до нуля). Размещение в этих точках мембран 4 позволяет повысить давление наполнителя на стенки корпуса до уровня, соответствующего торцевым участкам конструкции. В зависимости от длины конструкции и ее загруженности число пар мембран может быть неограниченным. Тем самым можно добиться такого положения, при котором вся конструкция по ее длине будет испытывать равномерные распирающие напряжения, которые и обеспечивают ее надежную работу (исключают потерю устойчивости стенок корпуса и т.п.). Т.е. мембраны делят конструкцию на отдельные секции, в каждой из которых обеспечена передача наполнителем давления на корпус, равного давлению наполнителя в остальных секциях.

На участках колонны, испытывающих повышенные распирающие напряжения, возможно использование мембран сетчатого типа, которые обеспечивают уменьшение давления, передаваемого наполнителем на стенки корпуса за счет взаимного трения мембраны и наполнителя.

После решения этих вопросов начинают монтаж конструкции, для чего корпус 1 размещают в проектное положение (установив в его полости нижний поршень 2). Затем полость корпуса заполняют песком 3 до уровня размещения самой нижней мембраны 4, вводят ее в полость корпуса, размещая в проектном положении, уплотняют наполнитель 3 и начинают отсыпку следующего слоя наполнителя. Далее все повторяется до тех пор, пока полость корпуса конструкции не окажется полностью заполнена наполнителем, в котором с определенным шагом будут размещены мембраны 4. После чего в полость корпуса помещают верхний поршень 2, закрывающий полость корпуса 1. Возведение конструкции заканчивается передачей на этот поршень 2 сжимающего усилия и сдачей ее в эксплуатацию.

Формула изобретения

1. Строительная конструкция, содержащая корпус, выполненный из материала с высоким сопротивлением растягивающим усилиям, например металла, снабженная полостью, заполненной наполнителем, опорными пятами, размещенными в полости корпуса у его открытых концов, с возможностью перемещения вдоль полости корпуса, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя использован сыпучий материал, например песок, при этом в полости корпуса размещены мембраны, выполненные в виде пластин, форма которых соответствует сечению полости корпуса, кроме того, мембраны снабжены сквозными отверстиями.

2. Строительная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что периметр мембраны снабжен опорным поясом, выполненным в виде жестко скрепленной с ним ленты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5