CS172390A2

CS172390A2 - Reinforced concrete column with rigid reinforcement and method of its production

Info

Publication number: CS172390A2
Application number: CS901723A
Authority: CS
Inventors: Jorgen Thor
Original assignee: Jorgen Thor
Priority date: 1989-04-05
Filing date: 1990-04-05
Publication date: 1991-10-15
Also published as: DE69015180D1; WO1990012174A1; SE466112B; AU5444990A; EP0473609B1; FI914641A0; SE8901211D0; ATE115667T1; DD299974A5; EP0473609A1; SE8901211L

Abstract

The invention relates to an improvement in composite columns of the kind which comprise a core in the form of a steel post (2) and a steel tube (3) which encircles the post, the column components being intended to coact statically with one another and with concrete (4) cast therebetween. This static coaction is achieved with the aid of a jointing and position-fixating sleeve (8) which incorporates a ring (9) having extending therefrom a number of plates (10). The steel post (2) is permitted to extend through the sleeve (8), at least at one end of the steel tube (3), and to project a given distance beyond the steel tube (3). Alternatively, the steel post is permitted to extend only partially into the sleeve (8) and to terminate within the steel tube (3) at a distance which is equal to or shorter than the first mentioned distance from the mouth of aforementioned one end.

Description

- 1 - í: 1723-90- 1 -: 1723-90

Vynález se týká zlepšení kombinovaných sloupů sestávají-cích z jádra ve tvaru ocelového pilíře, uvnitř ocelové trubky,přičemž jádro a ocelová trubka spolu navzájem a s betonem, na-litým mezi ně, přenášejí statická zatížení. V současné době je obchodně dostupná velká řada kombino-vaných sloupů. Výhody kombinovaných sloupů, opssoti čistě trub-kovým sloupům, spočívají v tom, že kombinovaný sloup má častomenší průřez než cistě trubkový sloup a má také vyšší odolnost;vůči požáru. Nedostatkem kombinovaných sloupů je, že potřebu-jí nákladná zařízení k zajištění statického spolupůsobeni me-zi ocelí a betonem, a také že potřebují komplikovaná zařízenív působišti statických sil, například u každé podlahové konstruk-ce: tak, aby bylo zajištěno rovnoměrné zatížení celého průřezukombinovaného sloupu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the improvement of composite pillars consisting of a steel-pillar core inside a steel pipe, wherein the core and the steel pipe carry static loads with each other and with the concrete cast between them. A large number of combination columns are currently commercially available. The advantages of the combined pillars, in contrast to the pure tube pillars, are that the combined pillar has a more common cross section than the pure tube pillar and also has a higher fire resistance. The drawback of the combined columns is that they need expensive equipment to provide static interaction between the steel and the concrete, and also that they need complicated equipment in the static forces, for example, for each floor structure: to ensure a uniform load across the combined column .

Známým typem kombinovaného sloupu je ocelová trubka na-plněná betonem. Jestliže je takový sloup vztyčován tak, žeprochází několika podlahami nebo poschodími budovy, můžebýt na něj přenášeno zatížení podlahových nosníků spojkaminavařenými na ocelové trubce. Tyto spojky musí být účinně za-kotveny v betonu, aby bylo zajištěno, že také beton se podílí zA well-known type of composite column is a steel tube filled with concrete. If such a column is erected so that it passes through several floors or floors of the building, the load of the floor beams welded to the steel tube can be transferred to it. These couplings must be effectively anchored in the concrete to ensure that also the concrete is involved in the

K tf. sK tf. with

I •úI • ú

K £ £ na přenášení zatížení. Toho se dosahuje jen s obtížemi; z tech-nických důvodů odlévání betonu je počet podlaží, kterými mohousloupy procházet, omezen. V důsledku toho je běžnější použitítak zvaných "storey high columns" /sloupů vysokých jako podla-ží/, to je sloupů, které vertikálně procházejí jen jedním pod-lažím. Takové sloupy jsou normálně opatřeny masivními zákla-dovými a horními deskami, které umožňují rozdělení zatížení me-zi ocel a beton. Jednou přednosti těchto sloupů pro jedno pod-laží je, že podlahové nosníky mohou průběžně přes ně procházet,což zlepšuje jejich únosnost. Jedním nedostatkem sloupů pro jed-no podlaží je nutnost opatřit nosníky komplikovaným zařízením,které umožní přenášení zatížení horního sloupu tak, aby nosní-ky nebyly podrobeny tlaku. Kromě toho je vztyčování notmálněu sloupů pro jedno ,' podlaží pomalejší než u průběžných sloupů, v procházejících několika podlažími, nebot při použití sloupůpro jedno podlaží je nutno, sloupy svisle a vertikálně ustavovat,v každém dalším podlaží a přišroubovat nebo přivařit sloupyk nosníkům, pod nimi podloženým. Úkolem tohoto vynálezu je poskytnout zlepšený kombinovanýsloup, který vylučuje uvedené nedostatky známých kombinovanýchsloupů.Load Transmitter. This is only difficult to achieve; for technical reasons casting concrete, the number of floors through which the columns can pass is limited. As a result, it is more common to use so-called storey high columns, that is, columns that extend vertically through only one sub-floor. Such columns are normally provided with massive base and top plates which allow load distribution between steel and concrete. One advantage of these single floor columns is that floor beams can pass through them continuously, improving their load carrying capacity. One drawback of one-storey columns is the need to provide the beams with a complicated device that allows the load of the upper column to be transmitted so that the beams are not subjected to pressure. In addition, erecting notional columns for one floor is slower than for continuous columns, passing through several floors, since when using columns for one floor, it is necessary to align the columns vertically and vertically, on each additional floor and to bolt or weld the columns below them supported. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an improved combined pillar which eliminates the drawbacks of the known combined pillars.

Kombinovaný sloup podle vynálezu se vyznačuje fixačnímpouzdrem, které usnadňuje spojováni sloupů a zaručuje taképřesně umístění ocelového pilíře uvnitř ocelové trubky přednaléváním betonu a při nalévání betonu. Kromě toho pouzdrozajištuje účinně statické spolupůsobení mezi ocelovým pilířem - 3 - a ocelovou trubkou a betonem mezi ně nalitým. Vzhledem k tomu-to uspořádání tvoří pouzdro podpěru, na kterou může být polo-žen podlahový nosník tak, že průběžně prochází nad sloupem asoučasně dovoluje, aby ocelový pilíř kombinovaného sloupu vy-čníval nad rovinu podlahového nosníku pro jednoduché a pohoto-vé připojování horního sloupu, takže není nutné komplikovanézařízení na podlahových nosnících! k přenášení svislých sil odhorního sloupu.The composite column according to the invention is characterized by a fixing tube which facilitates the joining of the columns and also guarantees the exact positioning of the steel pillar inside the steel tube by pre-casting the concrete and pouring concrete. In addition, it provides effective static interaction between the steel pillar - 3 - and the steel pipe and the concrete between them. Accordingly, the housing forms a support to which the floor beam can be positioned so that it continuously extends over the column and at the same time allows the steel pillar of the combined column to protrude above the plane of the floor beam for simple and flexible attachment of the top column , so there is no need for complicated equipment on floor beams! to transmit vertical forces of the post column.

Vynález objasňují podrobně popsané obrázky ,z nichžobr.1 je částečný schematický bokorys, kombinovaného sloupu v řezu, konstruovaného podle jednono z výhodných provede-' ní vynálezu a zobrazuje specificky podstavu sloupu; obr. 2 je půdorys kombinovaného sloupu z obr. 1 ; obr. 3 je částečný schematický bokorys horního konce sloupu,zobrazeného na obr. 1, v řezu; obr. 4 znázorňuje schematicky v bokorysu způsob výroby kombi-novaného sloupu, speciálně způsob montáže pilíře o kří-žovém průřezu se základovým prstencem a s horním prs-tencem na každém jeho konci, přičemž každý z nich pů- ·sobí jako spojovací a fixační pouzdro; obr. 5 je schématický bokorys v řezu, který ukazuje způsob spojování horního kombinovaného sloupu se spodním vzty- *čeným kombinovaným sloupem po položení podlahových nos-níků, které spočívají na horním prstenci spodního slou-pu a po naplnění ocelové trubky betonem. - 4BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a partial schematic side elevational view of a combined column constructed in accordance with one of the preferred embodiments of the invention and showing specifically the column base; Fig. 2 is a plan view of the combined column of Fig. 1; Fig. 3 is a partial schematic side view of the upper end of the column shown in Fig. 1; FIG. 4 is a schematic side view of a method of manufacturing a combined column, particularly a method of mounting a cross-sectional pillar with a base ring and an upper band at each end thereof, each of which acts as a connecting and fixing sleeve; Fig. 5 is a schematic cross-sectional side view showing a method of joining an upper combined pillar with a lower upright combined pillar after laying floor supports resting on the upper ring of the lower pillar and after filling the steel pipe with concrete. - 4

Obr. 1 a 2 znázorňují výhodné provedení kombinovaného slou-pu podle vynálezu, sestávajícího z jádra ve tvaru ocelového pi-líře;, například pilíře 2 křížového průřezu a ocelové trubky 3.»které obklopuje pilíř. Po nalití betonu mezi tyto .'členy mají o- ba navzájem spolu s betonem 4,nalitým mezi ně, přenášet static-ká zatížení. Beton může být mezi oba členy nalit buď ve zvlášt-ní operaci nebo společně s litím podlahového betonu 5, /obr. 5/nebo když je betonu použito ke spojení při prefabrikované kon-strukci podlahy. Konce kombinovaného sloupu J_, totiž jeho pod-stava 6. a jeho horní konec 7, mají namontované spojovací a fi-xační pouzdro 8, které spolupůsobí k dosažení statického společ-ného působení, a které sestává z prstence 9., jehož vnější prů-měr je alespoň mírně menší než vnitřní průměr ocelové trubky 3.a vnitřní průměr prstence £ je stejný nebo menší než vnitřní prů-měr ocelové trubky 3.· Z prstence £ vyčnívá několik, s výhodouosm párů, vzájemně-rovnoběžných desek nebo prstů 10, které .smě-řují do středu a končí v dané vzdálenosti od tohoto tředu, při-čemž desky 10 mají výčnělek v podélném směru prstence 9 tak, žedesky, když vytvářejí základní prstenec, mírně přečnívají, na-příklad o 10 mm, přes vnější hranu 11 prstence 9, přičemž vněj-ší hrana směřuje směrem ven ve fixní poloze prstence, zatímcodesky 1 0, vyčnívá jící. z druhé vnější hrany 12. které směřují do-vnitř ve fixní poloze, vyčnívají značně více^od této druhé hra-ny, například o 80 až 100 mm, tak, aby bylo umožněno. účinné sva-ření koncových hran 14 desek 10 podélným a příčným spojem s boč-ními stěnami 13 křížového pilíře 2 svarem 1 9. Ocelová trubka 3, - 5 - zasahuje do spoje s příslušnými prstenci 9 ε je v poloze fixo- vána, například svařením. Poloha křížového pilíře 2 v ocelové trubce 3. je přesně určena deskami 10 v podstavném i v horním prstenci 9, v.obou případech před nalitím betonu, do trubky a v prů- běhu jeho nalévání.FIG. Figures 1 and 2 show a preferred embodiment of a composite compound according to the invention consisting of a core in the form of a steel strip, for example a cross-section pillar 2 and a steel tube 3 which surrounds the pillar. After pouring the concrete between these members, they are to carry static loads together with the concrete 4 poured between them. The concrete may be poured between the two members either in a separate operation or together with the casting of the floor concrete 5; 5 / or when the concrete is used to join the prefabricated floor structure. The end of the combined column 7, namely its base 6 and its upper end 7, has a connecting and fixing sleeve 8 which cooperates to achieve a static common action, and which consists of a ring 9, the outer end of which 7 is provided. the diameter is at least slightly smaller than the inner diameter of the steel tube 3. and the inner diameter of the ring 4 is equal to or less than the inner diameter of the steel tube 3. · Several, preferably eight pairs of, parallel plates or fingers 10 protrude from the ring 6 facing the center and ending at a given distance from this front, the plates 10 having a protrusion in the longitudinal direction of the ring 9 so that the pawls, when forming the base ring, protrude slightly, for example 10 mm, over the outer edge 11 the ring 9, the outer edge extending outwardly in a fixed position of the ring, yet the panel 10, protruding. from the second outer edge 12, which face inwardly in a fixed position, protrude considerably more from this second end, for example by 80 to 100 mm, so as to be possible. effective welding of the end edges 14 of the plates 10 with a longitudinal and transverse connection with the side walls 13 of the cross pillar 2 by a weld 1 9. The steel tube 3, - 5 - engages the connection with the respective rings 9 ε in the fixed position, e.g. . The position of the cross pillar 2 in the steel tube 3 is precisely determined by the plates 10 in the base and top rings 9, in each case before pouring the concrete, into the tube and during its pouring.

Jak je nejlépe patrno z obr. 2, vyčnívají desky 10 ve spo-jovacím a fixačním pouzdru 8 společně rovnoběžně v párech vesměru ke středu pouzdra 8 a prstence 9. ve vzájemné vzdálenosti,která odpovídá tlouštce noh 1 6, použitého křížového pilíře 2.As best seen in FIG. 2, the plates 10 project together in the coupling and fixing sleeves 8 parallel to each other in the pairs of pairs to the center of the sleeve 8 and the ring 9 at a distance which corresponds to the thickness of the legs 6 of the cross pillar 2 used.

Desky 10 mohou být opatřeny drážkou 1?, aby desky mohly být sná-ze deformovány a přizpůsobeny křížovému pilíři 2 menších rozměrů.Spojovací a fixační pouzdra 8 jsou zalícovéna do koncových částíocelové trubky 3. spolu s křížovým pilířem 2, fixovaným svaremJ_5 a s deskami 10, umóstěnými v podélném směru ocelové trubky 3. tak, že tvoří zástrčku a zásuvku a kde ve znázorněném prove-dení je zásuvkový konec umístěn na podstavě 6 sloupu. j_ a zástrč-kový konec je umístěn na horním konci 7 sloupu j_. o&k je zřetelněji patrno z obr. 3 a 5, vyčnívá horní konec7 křížového pilíře 2 nad horní hranu 11 horního prstence 9 ovzdálenost, odpovídající hloubce vzdálenosti od horní hrany 11 .základového prstence 2 ke koncové hraně 18 křížového pilíře 2 v na zásuvkovém konci nebo podstavě 6, plus tlouštka podlahy 5., kterou nese. Desky 10 končí u horního konce 7 sloupu j_ součas- ně s horní hranou 11 prstence, čímž vytvářejí lože pro podla- hové nosníky 19 /obr. '?/. K usnadnění vztyč ování dalšího slou- pu na již vztyčený sloup, vyčnívají desky 1 0, namontované - 6 - na pouzdru 8, které funguje jako základový prstenec na.podstavě & sloupu _£ mírně směrem dolů přes horní hranu 11 základového prstence 9_> jsk již bylo uvedeno.The plates 10 can be provided with a groove 1 so that the plates can be easily deformed and adapted to the cross-pillar 2 of smaller dimensions. The connecting and fixing sleeves 8 are joined to the end portions of the tube 3 together with the cross pillar 2, fixed by weld 15 and plates 10, located in the longitudinal direction of the steel tube 3 so as to form a plug and a socket and wherein in the illustrated embodiment the socket end is located on the column base 6. and the plug end is located at the upper end 7 of the column. 3 and 5, the upper end 7 of the cross pillar 2 extends above the upper edge 11 of the upper ring 9, corresponding to the depth of the distance from the upper edge 11 of the base ring 2 to the end edge 18 of the cross pillar 2 at the socket end. or base 6, plus the floor thickness 5 that it bears. The plates 10 terminate at the upper end 7 of the column 7 simultaneously with the upper edge 11 of the ring, thereby forming a bed for the floor beams 19 / fig. '? /. To facilitate the erection of another column on an already erected column, the plates 10, mounted 6, protrude on the housing 8, which acts as a base ring on the base & already slightly above the upper edge 11 of the base ring 9 '

Jelikož horní prstenec jru horního konce 7 -kombinovanéhosloupu 2 má větší průměr vzhledem k vyčnívající části křížovéhopilíře 2, může být na nej položen podlahový nosník, nebo vzájem-ně rovnoběžné dva podlahové nosníky 1 $ a mohou být neseny pod-pěrou, tvořenou horním prstencem 9. po obou stranách křížovéhopilíře 2, což zvyšuje únosnost a tuhost podlahových nosníků 1 9a současně to umožňuje, aby křížový pilíř 2 vyčníval průběžněnad podlahové nosníky 19 ke spojení spodního sloupu s křížo-vým pilířem horního sloupu, čímž je umožněno přenošení zatí-žení z horního sloupu j_, aniž je nutno opatřovat komplikovanýma drahým zařízením nosníky 19 k přenášení zatížení mezi sloupy. Dále je. popsán příklad způsoby výroby kombinovaného slou-pu ý podle vynálezu. Křížový pilíř 2 daných rozměrů je zavěšenna jeřábu nebo na jiném zdvihadle tak, že končí v dané vzdálenosti od povrchu lože. Spojovací a fixační pouzdro 8, které tvořízákladový prstenec a delší pouzdro, které tvoří horní prstenec,se zalisují do konců 6, 7 křížového pilíře 2 způsobem zásuv-ky a zástrčky, načež se pilíř 2 spustí na povrch lože a pootá-cí se jím tak, aby k jeho bočním stěnám 13 mohly být přivařenydesky 10 na prstencích 9. Jestliže je, třeba, mohou se desky JOdeformovat, aby souhlasily s křížovými nosníky menších rozměrů,zaiisováním do styku se stěnami 13 pilíře Jy a desky se- ke stenámpřivaří; přitom je deformace desek JO usnadněna drážkami 17♦Since the upper ring of the upper end 7 of the combined column 2 has a larger diameter with respect to the protruding portion of the cross-pillar 2, a floor beam can be placed on it or two floor beams 1 $ can be parallel to one another and can be supported by a support formed by the upper ring 9 on both sides of the cross-pillar 2, which increases the load-bearing capacity and stiffness of the floor beams 19a at the same time allowing the cross-pillar 2 to protrude continuously over the floor beams 19 to join the bottom pillar to the cross pillar of the top column, thereby allowing the load to be transferred from the top without having to provide complicated expensive devices with beams 19 to transfer loads between the columns. Further is. An example of methods of making the compound of the invention is described. The cross pillar of the given dimensions is suspended by the crane or on another hoist so that it ends at a given distance from the bed surface. The connecting and fixing sleeve 8, which the base ring and the longer sleeve, which form the top ring, are pressed into the ends 6, 7 of the cross pillar 2 in the manner of plugs and plugs, whereupon the pillar 2 is lowered to the surface of the bed and thus pivoted. that the plates 10 on the rings 9 can be welded to its side walls 13. If desired, the plates 10 can be deformed to conform to the smaller cross-beams, by contacting the walls 13 of the pillar 13 and the plates with the walls of the welds; the deformation of the plates 10 is facilitated by grooves 17 kami

Ocelová trubka 3. se pak navlékne přes křížový pilíř £ a přiva-lí se k hornímu a základovému prstenci. Sloup může být nynívztyčen do polohy ne staveništi a naplněn betonem, cos můžebýt provedeno, samostatně, nebo při lití betonové podlahy ne-bo použije-li se betonu k připojení prefabrikované konstrukcepodlahy.The steel pipe 3 is then threaded over the cross pillar 6 and welded to the upper and base rings. The column can now be erected in a position not built on the site and filled with concrete, which can be carried out separately or when pouring a concrete floor or using concrete to connect a prefabricated structural floor.

Claims

PATENT CLAIMS

,, Ť í 17 23 23 23 '' '' '' '' '' '' '' '' '' z with TMI_lc_included 4cembin & core shaped. the steel pillar inside the steel pipe, the components of the pillar having a static effect with each other and with the concrete, characterized in that it has a connecting and fixing pouch (8) to achieve static interaction and has a breast having an outer diameter of at least slightly less than the inner diameter of the steel tube (3) and having an inner diameter equal to or less than the inner diameter of the steel tube (3) protruding from the ring (9) the center of the plate (10) which protrude longitudinally at least in one direction over the outer edges (11, 12) of the waistband (9) so as to permit effective welding of at least the end cap (14) of the plates (10) in the longitudinal joint with the side walls (13) of the steel pillar (2) when the sleeve (8) is connected to the ends (6, 7) of the steel pillar and acts as a base or top ring at the same time when the end portions of the steel pipe (3) engage the The respective rings (9 / ε) are fixed in relation to them and that in the steel pillar (2) it is ensured that at least one end (7) of the steel tube (3) either passes through the sleeve (8) and protrudes over a given distance over the steel the tube (3) or extends into the housing (8) only partially and ends within the center tube (3) at a distance which is equal to or less than the aforementioned distance from the neck of the end (6). pConcrete, with ΙχΚομ. výzfczt J

2. A column according to claim 1, characterized in that the steel pillar (2) is a cross-section, i.e. my cross-section. Reinforced Concrete. With a tube of reinforcement according to claim 1 or 2, characterized in that the plates (10) extend in the pores from the inside of the ring (2) to its center, with the distance between the plates (10) of the single-bar corresponds at least to the thickness of the respective legs (16) of the respective cross pillar (2). I Reinforced concrete / I stiffening reinforcement ^

4. A column according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the connecting and fixing sleeves (8) are attached to the ends of the steel tube (3) with a cross pillar (2) fixed to the plates (10). (8), wherein the plates (10) are oriented towards the tube (3) so as to form a socket and a plug. ^ Reinforced Concrete I 1 ý st kornb-inevonjSsloupVd <With J-reinforcement tube

5. An inventive component according to claim 1, characterized in that the plates (10) in the housing (8) form a base ring (2) in the steel tube (3) and surround the cross-pillar (2). to be erected and protrude slightly below the collar (2) to mount the column on the already erected lower column (1) and join the columns.

The stiffener & 1 stub column According to items 1 to 5, characterized in that in the case where the sheath (8) is. as a topsheet (2), it forms a support for a floor beam (19) supported by a column (1) and adjacent to it. (^ Reinforced concrete with a tube of reinforcement sloup poč 7. 7. g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g) 2/1, so that one or more beams 10 or two, parallel to each other, can be placed on both sides of the cross pillar (2) in parallel to the supports thus formed, thereby increasing the load-bearing capacity and stiffness of the beam (19) while allowing "that the cross pillar (2) protrudes above the beams (1 9) to connect the column to the cross pillar (2) of the top column (1), thereby allowing the vertical forces to be transmitted from the top column (1) to the bottom column. lezobelon & vj ^ with solid extract

8. A method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the cross pillar (2) on the lower end (7) of the pole (1) protrudes upwardly. which corresponds to the thickness of the floor above and the depth of the socket end (6) of the column (1) to be erected at the top of this column. In gelfcZOÍ> glov

9. A method for producing a column comprising a core in the form of a steel pillar which is joined by a steel tube and which co-operatively cooperates between the pillar and the concrete between them through the connecting and fixing sleeve according to points 1 to 8 characterized in that a base ring (9) in the form of a base ring (9) and a further top ring-shaped housing (9) are inserted into the upper part (6, 7) of the steel pillar (2) by means of a steel pillar (2). the supports and rolls to weld the plates (10) of the rings (9) not the side wall (13) of the steel pillar (2), the steel tube (3) is threaded onto the steel pillar (2) and the tube is welded to the base and top rings whereby the column is ready to be erected and filled with concrete (4), which can occur separately or when casting a concrete floor structure (5) or when the concrete is used to join the prefabricated floor structure (5).

.'- v?: / · v. '. ·. ·: · .-, ·; /*.-; ·, K * .-; -