Способ жёсткого соединения самонапрягающейся сталетрубобетонной колонны, не имеющей базы, с железобетонным фундаментом



Способ жёсткого соединения самонапрягающейся сталетрубобетонной колонны, не имеющей базы, с железобетонным фундаментом
Способ жёсткого соединения самонапрягающейся сталетрубобетонной колонны, не имеющей базы, с железобетонным фундаментом

 


Владельцы патента RU 2581063:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет архитектуры и строительства" (RU)

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу соединения сталетрубобетонной колонны к фундаменту. Технический результат изобретения заключается в снижении трудоемкости монтажа. Способ жесткого соединения самонапрягающейся сталетрубобетонной колонны, не имеющей базы, с железобетонным фундаментом начинают с установки стальной колонны на фундамент, в котором расположены анкерные стержни. В теле колонны прошивают отверстия согласно расположению анкерных стержней. Колонну снабжают продольно-разъемными муфтами. Устанавливают колонну на фундамент в проектное положение при помощи зубьев-фиксаторов. После установки колонны в проектное положение стягивают продольно-разъемные муфты, тело колонны заполняют самонапрягающимся бетоном. Для соединения колонны с фундаментом используют продольно-разъемные муфты, изготовленные с учетом конфигурации анкерных стержней. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к конструированию строительных (сталетрубобетонных) конструкций, а также формированию их узловых соединений.

В настоящее время соединение стальных колонн с железобетонным фундаментом выполняются при помощи анкерных пластин и анкерных болтов с шайбами [1, с. 199, рис. 8.18]. Анкерные пластины привариваются к конструкции базы колонны вручную с использованием электродуговой сварки. При выполнении сварки в зимнее время и плохих погодных условиях качество соединений резко снижается, а производительность труда падает. Соединение получается не технологичным, конструкция базы громоздкая и материалоемкая за счет наличия траверс и опорных ребер. Также исключается возможность рихтовки колонны по высоте при неблагоприятных осадках фундамента.

Соединения железобетонных колонн с фундаментами как центрально, так и внецентренно нагруженных выполняются так называемого «стаканного типа» [2, с. 445, рис. 163]. Рихтовка проектного положения таких узлов осложнена и не производится. В зимнее время при заполнении «стакана» водой происходит разрыв бетонного фундамента.

Известен «Способ проката» [5] горячекатаной арматуры периодического профиля. Прокат выполняют на прокатном стане в горячем состоянии косой поперечной накаткой рифтов арматуры по винтовой спирали на внешней поверхности однозаходной или многозаходной. Профиль рифов прокатан плавно по синусоиде.

Преимущества такой арматуры неоспоримы, так как она легко соединяется в продольном направлении винтовыми муфтами, аналогичными водопроводным муфтам, однако прокат такой арматуры пока не налажен прокатными цехами черной металлургии. Быстроразъемные соединения колонн с анкерными стержнями, рифы гребней и впадин которых имеют хаотический рельеф - не обнаружены.

Известно «Анкерное устройство» [4], предложенное Неждановым К.К. и разработанное с аспирантами. Анкерное устройство обеспечивает надежное равнопрочное соединение арматурных стержней периодического профиля. Примем патент России [4] за прототип. Анкерное устройство может быть усовершенствовано.

Техническая задача изобретения - разработка технологичного способа жесткого соединения самонапрягающейся сталетрубобетонной колонны, не имеющей базы, с железобетонным фундаментом путем присоединения анкерных стержней к колонне быстроразъемными муфтами с продольным стыком, обеспечение возможности рихтовки положения колонны по высоте и снижение трудоемкости монтажа и материалоемкости конструкций.

Техническая задача по способу жесткого соединения самонапрягающейся сталетрубобетонной колонны, не имеющей базы, с железобетонным фундаментом путем присоединения анкерных стержней к колонне быстроразъемными муфтами с продольным стыком решена в следующей технологической последовательности.

Каждую заготовку для муфты отливают непрерывным литьем из расплава легированной стали быстроразъемной относительно продольной плоскости симметрии, такой же прочности, как анкерные стержни с площадью поперечного сечения двух заготовок на 8…10% больше площади сечения анкерного стержня.

Одну из половинок непрерывно литой заготовки снабжают продольным цилиндрическим желобом вдоль продольной оси с диаметром, соответствующим минимальному диаметру анкерных стержней. Литье выполняют из легированной стали такой же прочности, как анкерные стержни.

Охлаждают непрерывно литые заготовки до температуры пластического состояния 950…1050°C горячего проката и рольгангами подают в клеть продольного проката прокатного стана.

В клети стана продольно обкатывают несколькими валками в пластичном состоянии продольный цилиндрический желоб на одной половине заготовки и выдавливают в нем рифы гребней и впадин, копирующие соответствующие рифы гребней и впадин трубного синусоидального профиля по правой или левой винтовой спирали, однозаходной или многозаходной, с плавными, закругленными по синусоиде впадинами и выступами.

Причем высота рифов равна половине шага винтовой спирали анкерных стержней. Одновременно во время проката прошивают отверстия в боковых элементах каждой половинки муфты для продольно-разъемного соединения.

Механизировано разрезают готовую длинную половинку на элементы стандартной длины, механизировано удаляют заусенцы, комплектуют половинки муфт парами и получают готовые быстроразъемные муфты.

В сборке механизировано развертывают соосные отверстия в каждой паре половинок муфты, соединяют половинки муфт стяжными шпильками (марка стали «40Х Селект») и образуют сборную продольно-разъемную муфту.

Рифы гребней и впадин на поверхности желоба прокатывают с любым рельефом, например, рельефом, соответствующим прокатываемой в настоящее время арматуре периодического профиля, не имеющей винтовой спирали, правой или левой.

Очевидно, что арматура с рифами гребней и впадин по винтовой спирали со временем вытеснит арматуру периодического профиля, не имеющую винтовой спирали.

В теле колонны также прошивают отверстия для соединения продольно-разъемными муфтами согласно расположению анкерных стержней в фундаменте. Перед монтажом колонну снабжают продольно-разъемными муфтами и фрезеруют торцы колонны.

Процесс монтажа начинается с установки стальной колонны на проектную отметку на фундамент, в котором расположены анкерные стержни, при помощи зубьев-фиксаторов. После установки колонны в проектное положение стягивают продольно-разъемные муфты шпильками. Тело колонны заполняют самонапрягающимся бетоном [7, стр. 1055]. Бетон в теле стальной колонны расширяется, а стальная обойма препятствует расширению, за счет чего образуется самонапрягающаяся сталетрубобетонная колонна. В результате получается жесткое соединение самонапрягающейся сталетрубобетонной колонны, не имеющей базы, с железобетонным фундаментом путем присоединения анкерных стержней к колонне быстроразъемными муфтами с продольным стыком. Вертикальные опорные реакции от колонн передаются на фундамент через анкерные стержни, присоединенные к самонапрягающейся сталетрубобетонной колонне быстроразъемными муфтами с продольным стыком.

На Фиг. 1 показана продольно-разъемная муфта в сборке. На Фиг. 2 показано жесткое соединение самонапрягающейся сталетрубобетонной колонны, не имеющей базы, с железобетонным фундаментом путем присоединения анкерных стержней к колонне быстроразъемными муфтами с продольным стыком и разрез 1-1. На Фиг. 3 показан узел A.

Одну из половинок непрерывно-литой заготовки 1 снабжают продольным цилиндрическим желобом вдоль продольной оси с диаметром, соответствующим минимальному диаметру анкерных стержней 5. Непрерывное литье выполняют из легированной стали такой же прочности, как анкерные стержни 5.

Охлаждают заготовки 1 и 2 до температуры пластического состояния 950…1050°C горячего проката и рольгангами подают в клеть продольного проката прокатного стана (не показано).

В клети стана несколькими валками продольно обкатывают желобом половинку непрерывно-литой заготовки 1 и в пластичном состоянии выдавливают в нем рифы впадин и гребней.

Впадины и гребни копируют соответствующие рифы гребней и впадин анкерных стержней 5 трубного синусоидального профиля по правой или левой винтовой спирали, однозаходной или многозаходной, с плавными, закругленными по синусоиде гребнями и впадинами.

Причем глубина впадин рифов равна половине шага винтовой спирали анкерных стержней 5. Одновременно во время проката прошивают отверстия в боковых элементах каждой половинки заготовки для продольно-разъемного соединения.

Механизировано разрезают готовую длинную половинку заготовки на элементы стандартной длины муфты. Механизировано удаляют заусенцы, комплектуют половинки муфт парами и получают готовые быстроразъемные муфты.

В сборке механизировано развертывают соосные отверстия в каждой паре половинок муфты 1 и 2. Соединяют половинки муфт стяжными шпильками 3 с шайбами и гайками и образуют сборную продольно-разъемную муфту 4 для равнопрочного соединения с анкерными стержнями 5, имеющими любой периодический рельеф поверхности, например, таким, какой рельеф поверхности имеют прокатываемые в настоящее время арматурные стержни с хаотичным расположением рифов гребней и впадин.

В теле колонны 6 также прошивают отверстия для соединения продольно-разъемными муфтами согласно расположению анкерных стержней 5 в фундаменте. Перед монтажом колонну 6 снабжают продольно-разъемными муфтами 4 и фрезеруют торцы колонны.

Процесс монтажа начинается с установки стальной колонны 6 на проектную отметку на фундамент 7, в котором расположены анкерные стержни 5, при помощи зубьев-фиксаторов. После установки колонны 6 в проектное положение стягивают продольно-разъемные муфты 4. Тело колонны 6 заполняют самонапрягающимся бетоном 8. Бетон 8 в теле стальной колонны 6 расширяется, а стальная обойма препятствует расширению, за счет чего образуется самонапрягающаяся сталетрубобетонная колонна. В результате получается жесткое соединение самонапрягающейся сталетрубобетонной колонны, не имеющей базы, с железобетонным фундаментом 8 путем присоединения анкерных стержней 5 к колонне быстроразъемными муфтами с продольным стыком 4. Вертикальные опорные реакции от колонн передаются на фундамент 7 через анкерные стержни 5, присоединенные к самонапрягающейся сталетрубобетонной колонне быстроразъемными муфтами с продольным стыком 4.

Сопоставление с аналогом показывает следующие технические отличия:

1. Возникает возможность рихтовки положения колонны при неравномерных осадках фундаментов;

2. Повышается технологичность монтажа узлов соединения колонны с фундаментом;

3. Узел соединения сталетрубобетонной колонны с фундаментом анкерными стержнями равнопрочен;

4. Вертикальная реакция и изгибающий момент передаются на фундамент через анкерные стержни (аналогично корням дерева), что позволяет обеспечить значительное снижение материалоемкости.

Экономический эффект возникает из-за следующего:

1. Снижается трудоемкость изготовления в результате автоматизированного изготовления продольно-разъемных муфт;

2. Соединение сталетрубобетонной колонны с фундаментом при помощи продольно-разъемных муфт получается технологичное при изготовлении и сборке.

3. Снижается материалоемкость и трудоемкость конструкций за счет отсутствия базы.

Литература

1. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов / Е.И. Беленя, В.А. Балдин, Г.С. Ведеников и др.; Под общ. Ред. Е.И. Беленя. - 6-е изд., перераб. И доп. - М.; Стройиздат, - 1986 - 560 с., ил.

2. Железобетонные и каменные конструкции: Учебник для строительных специальностей вузов / В.М. Бондаренко, В.Г. Назаренко, В.И. Римшин; под редакцией В.М. Бондаренко - М., Высш. шк., 2007, 887 с.; ил.

3. Железобетонные конструкции. Общий курс / В.Н. Байков, Э.Е. Сигалов - Стройиздат, М., 1991, 767 с.

4. Нежданов К.К, Туманов В.А. Нежданов А.К Анкерное устройство. Патент RU №2228405 C2. E02D 27/50, E04B 1/38. Бюл №.13. Зарег. 10.05.2004. Прототип.

5. Патент RU 2467075 C2. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Артюшин Д.В. Способ проката горячекатаной арматуры периодического профиля. МПК C21D 8/08, B21H 1/18, E04C 5/03.

6. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР. - М. ЦИТП Госстроя СССР, 1990 - 96 с.

7. Большой энциклопедический словарь. (БЭС). Главный редактор А.М. Прохоров. НАУЧНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО «БОЛЬШАЯ РОССИЙСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ» М. 1998. С. 1456.

Номера позиций

1 - заготовка половинки продольно-разъемной муфты с продольным желобом

2 - заготовка половинки продольно-разъемной муфты

3 - высокоресурсные стяжные шпильки с шайбами и гайками

4 - продольно-разъемная муфта в сборке

5 - анкерный стержень

6 - колонна из стальной трубы

7 - железобетонный фундамент

8 - самонапрягающийся бетон.

Способ жесткого соединения самонапрягающейся сталетрубобетонной колонны, не имеющей базы, с железобетонным фундаментом путем присоединения анкерных стержней к колонне быстроразъемными муфтами с продольным стыком, заключающийся в том, что каждую заготовку для муфты отливают непрерывным литьем из расплава легированной стали, продольно быстроразъемной относительно плоскости симметрии, такой же прочности, как анкерные стержни с площадью поперечного сечения двух заготовок на 8…10% больше площади сечения стыкуемого стержня, причем одну из половинок заготовки снабжают цилиндрической канавкой с диаметром, соответствующим минимальному диаметру анкерных стержней, охлаждают заготовки до температуры пластического состояния 950…1050°C горячего проката и рольгангами подают в клеть продольного проката прокатного стана, продольно обкатывают несколькими валками в пластичном состоянии податливую продольную канавку заготовки и выдавливают в ней рифы гребней и впадин, копирующие соответствующие рифы гребней и впадин трубного синусоидального профиля по правой или левой винтовой спирали, однозаходной или многозаходной, с плавными, закругленными по синусоиде впадинами и выступами, с высотой рифов, равной половине шага винтовой спирали анкерных стержней, одновременно во время проката прошивают отверстия в боковых элементах каждой половинки муфты для продольно-разъемного соединения, механизировано разрезают готовую длинную половинку на элементы стандартной длины, механизировано удаляют заусенцы, комплектуют половинки муфт парами и получают готовые быстроразъемные муфты, в сборке механизировано развертывают соосные отверстия в паре половинок муфты, соединяют половинки муфт стяжными шпильками и образуют сборную продольно-разъемную муфту для равнопрочного соединения с анкерными стержнями, в теле колонны прошивают отверстия согласно расположению анкерных стержней в фундаменте, фрезеруют торцы колонны, колонну снабжают продольно-разъемными муфтами, устанавливают стальную колонну на фундамент, в котором расположены анкерные стержни, попадая в проектное положение при помощи зубьев-фиксаторов, после установки колонны стягивают продольно-разъемные муфты, тело колонны заполняют самонапрягающимся бетоном и образуют самонапрягающуюся сталетрубобетонную колонну, а все элементы соединения изготавливаются автоматизированно, не используя малопроизводительную ручную сварку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства, в частности к металлическому каркасу многопролетных зданий и способу его монтажа. Техническим результатом является снижение металлоемкости и упрощение монтажа.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении перекрытий гражданских и промышленных зданий. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности и надежности перекрытия.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способу соединения тонкостенных профилей в несущих элементах легких ферм, арок и т.п. Способ соединения тонкостенного элемента открытого сечения включает выполнение на стенке конца элемента продольного надреза, отгиб образовавшихся частей стенки, наложение конца стержня на присоединяемую деталь и установку крепежных элементов, причем продольный надрез стенки выполняют по ее середине, а затем устанавливают на ширину стенки листовую деталь с симметричным треугольным вырезом с вершиной в точке конца продольного надреза, а отгиб частей стенки выполняют до контакта с внешней поверхностью листовой детали, при этом крепежные элементы устанавливают как в пределах отогнутых на листовую деталь частей стенки, так и в пределах выступающего за вершину треугольного выреза участка листовой детали.

Изобретение относится к области строительства, в частности узловому стыку ригелей и колонн. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности узла при воздействии на него нагрузок, включая сейсмические воздействия.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способу соединения тонкостенных профилей в несущих элементах легких ферм, арок и т.п. Способ крепления тонкостенного элемента открытого сечения включает выполнение на стенке конца элемента продольного надреза, отгиб образовавшихся частей стенки до контакта с основной стенкой элемента, наложение конца тонкостенного элемента на присоединяемую деталь и установку крепежных элементов в пределах отогнутых частей стенки, причем продольный надрез стенки элемента выполняют по ее середине, а отгиб осуществляют в разные стороны по линиям, соединяющим точки, лежащие на торце стенки в одной и трех четвертях ее высоты, и точку на конце надреза.

Изобретение относится к строительству, конкретнее к узлам опирания плит перекрытия и покрытия на колонны каркасных зданий. Технический результат изобретения заключается в снижении материалоемкости узла.

Изобретение относится к строительству, в частности к узловому сопряжению колонны с монолитным перекрытием. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности.

Изобретение относится к строительству, в частности к узлу соединения колонны и плиты перекрытия для сборного безригельного бескапительного каркаса здания. Технический результат изобретения заключается в повышении жесткости узла.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при изготовлении решетчатых конструкций из тонкостенных профилей открытого поперечного сечения.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способу соединения тонкостенных элементов открытого сечения, и может быть использовано при изготовлении решетчатых конструкций.

Изобретение относится к области строительства, в частности к узлам соединения строительных железобетонных элементов типа колонн. Техническим результатом является повышение прочности узлов колонн и упрощение их монтажа. Узел включает первую группу соединительных элементов, расположенных в верхней части колонн, и вторую группу, - расположенную в нижней части колонн. Первая группа включает штырь с винтовой нарезкой и крепежными элементами, выполненный выступающим за пределы верхнего торца колонны и связанный с ее несущей арматурой. Вторая группа выполнена в виде металлических вертикально ориентированных закладных пластин, жестко связанных с несущей арматурой колонны, и металлической пластины с отверстием, жестко связанной с по крайней мере одной закладной пластиной, и предназначенной для пропуска через упомянутое отверстие штыря колонны нижестоящей рамной конструкции с последующей его фиксацией с помощью крепежных элементов. По крайней мере одна из закладных пластин предназначена для анкеровки в теле колонны, а по крайней мере две являются ограничительными, выполняющими функцию опалубки, обеспечивающей формирование полости в угловой зоне колонны для стыковочного узла при изготовлении рамной конструкции. 15 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для устройства сборно-монолитных платформенных стыков панелей стен и перекрытий зданий различного назначения. Технический результат изобретения заключается в повышении точности монтажа конструкций и обеспечении жесткого соединения стеновых панелей с проемами. В платформенном сборно-монолитном стыке, включающем многопустотные плиты перекрытия, опертые на внутренние несущие стеновые панели, дополнительно устроен армированный монолитный пояс, арматура которого соединена с выпусками из верхней грани панели и с вертикальными рабочими стержнями вышерасположенной панели. На монолитном поясе установлены закладные детали с центрирующими пирамидами, монтируемыми в соответствующую закладную деталь с центрирующим пирамидальным отверстием вышерасположенной стеновой панели. 4 ил.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для устройства сборно-монолитных стыков панелей стен с проемами и перекрытий в панельных и панельно-рамных зданиях и сооружениях. Техническая задача состоит в обеспечении жесткого соединения. Платформенный сборно-монолитный стык включает многопустотные плиты перекрытия, опертые на внутренние несущие стеновые панели. В пустотах плит перекрытия, выходящих на торец плиты, на расстоянии, превышающем толщину панели, устроены бетонные диафрагмы толщиной не менее 30 мм, в этом же торце по краю в верхней тонкой части плиты над пустотами выполнены прямоугольные в плане отверстия на глубину от верхней поверхности плиты до пустоты. Стеновые панели имеют проемы, в связи с чем верхняя зона панели армирована каркасом, который имеет выпуски из плоскости верхней грани панели, на которую опираются плиты перекрытия. Между торцами плит перекрытия, используя эти выпуски, устроен армированный монолитный пояс, арматура которого соединена с вертикальными рабочими стержнями вышерасположенной панели и обетонирована. 3 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к узлам соединения колонн и плит перекрытия безригельного бескапительного железобетонного каркаса здания. Узел соединения колонны и плиты перекрытия включает соединенные между собой верхнюю и нижнюю колонны и сборную плиту перекрытия с монтажным отверстием для пропуска колонны, по периметру которого расположены анкеры рабочей арматуры плиты, каждый из которых выполнен из углового профиля, соединенные между собой усилительными угловыми элементами, установленными по углам монтажного отверстия плиты. Плита перекрытия снабжена дополнительными арматурными стрежнями, прикрепленными к усилительным угловым элементам, рабочая арматура плиты перекрытия разнесена по высоте во взаимно перпендикулярных направлениях. Анкеры рабочей арматуры колонн выполнены в виде петель, а усилительные угловые элементы сварены с рабочей арматурой нижней колонны через металлические соединительные элементы. Технический результат заключается в повышении жесткости и надежности узла. 6 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к строительству и может применяться при возведении панельных и блочных зданий в промышленном, гражданском и других видах строительства для соединения панелей, блоков и других элементов зданий при монтаже без помощи сварки. Узел соединения бетонных строительных конструкций содержит установленные в углублениях на торцах строительных конструкций анкерные выпуски с петлеобразными проушинами, бетон, заливаемый в полость между конструкциями, замок, соединяющий проушины анкерных выпусков, при этом замок выполнен в виде двух одинаковых частей, каждая из которых содержит Г-образный стержень, один конец которого вставлен в соответствующую проушину анкерного выпуска, а другой конец выполнен с резьбой, Р-образную пластину, прямой конец которой выполнен с отверстием, в которое вставлен резьбовой конец стержня другой части замка, а в изогнутом конце пластины выполнены соосные отверстия, через которые пропущен резьбовой конец Г-образного стержня, муфту, установленную на резьбовом конце Г-образного стержня и размещенную внутри изогнутой части пластины, при этом замок снабжен одним или несколькими фиксаторами, предотвращающими разъединение обеих частей замка. Также описан вариант узла соединения. Технический результат: повышение прочности и трещиностойкости соединения бетонных строительных конструкций. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх