EA010212B1

EA010212B1 - Сборная железобетонная колонна

Info

Publication number: EA010212B1
Application number: EA200700928A
Authority: EA
Inventors: Александр Иванович Мордич; Валерий Николаевич Белевич
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью «Научно-Технический И Экспериментально-Проектный Центр "Аркос"»
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2008-06-30
Also published as: EA200700928A1

Abstract

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве многоэтажных каркасных зданий со сборными колоннами, в том числе и для зданий повышенной сейсмостойкости. Предлагаемая сборная колонна (фиг. 1) включает ствол 1, в котором размещены стержни 2 продольной арматуры и стержни 3 продольной арматуры, жестко соединенные со стальными торцовыми листами 4. По стволу 1 также размещены хомуты 5, а у торцов колонны размещены сварные сетки 6. У торцовых листов 4 на боковых сторонах колонны выполнены угловые ниши 7, образованные приваренными к листам 4 стальными уголками 8. Стержни 3, расположенные между угловыми нишами и сквозные по высоте колонны, по концам жестко соединены на сварке 9 в раззенкованных отверстиях с листами 4. Стержни 2 продольной арматуры, размещенные в створах отверстий 10 торцовых листов в нишах 7, оборваны и заанкерены у ниш в бетоне, армированном сетками 6. Предлагаемая колонна может быть выполнена разной формы сечения, например квадратной, прямоугольной, круглой, овальной и т.п. Стальные торцовые листы 4 с окаймлением по контуру стержнями (не показаны) могут быть как сплошными на все поперечное сечение колонны, так и дискретными в виде отдельных закладных деталей 11, соединенных в плоскости торца колонны на сварке арматурными коротышами. Изобретение обеспечивает повышение прочности и надежности сборной железобетонной колонны при знакопеременных динамических и сейсмических воздействиях.

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве многоэтажных каркасных зданий со сборными колоннами, в том числе и для зданий повышенной сейсмостойкости.

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. Эта прокладка создает расклинивающее действие, вызывающее под нагрузкой 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, торцовые стальные листы, снабженные жестко связанными с ними анкерными арматурными стержнями, а также выполненными у торцовых листов на боковых сторонах колонны нишами со сквозными отверстиями в торцовых листах для винтовых соединений с примыкающими колоннами [3].

Известная колонна удобна в производстве монтажных работ. Однако объединение внахлест продольной рабочей арматуры и анкерных стержней, полностью обрываемых в стволе колонны, при действии знакопеременных динамических и сейсмических нагрузок может снижать прочность концевых участков колонн у стыка, характеризующихся концентрацией местных напряжений, и вызывать их разрушение. В целом это снижает надежность колонны у ее стыков при знакопеременных динамических нагрузках.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение прочности и надежности сборной железобетонной колонны при знакопеременных динамических и сейсмических воздействиях.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в сборной железобетонной колонне, содержащей продольную арматуру из стержней и поперечную арматуру по ее длине, косвенную арматуру в виде поперечных сварных сеток у торцов, торцовые стальные листы, снабженные жестко связанными с ними анкерными арматурными стержнями, а также выполненными у торцов колонн угловыми нишами со сквозными отверстиями в торцовых листах для винтовых соединений с примыкающими колоннами, продольные стержни, размещенные по периферии сечения колонны между угловыми нишами и выполненные на всю высоту колонны, закреплены на сварке в торцовых стальных листах, а стержни продольной арматуры, размещенные в створах сквозных отверстий в торцовых листах для винтовых соединений, заанкерены в бетоне у угловых ниш.

В сборной колонне по меньшей мере один торцовый стальной лист выполнен в виде цельной пластины и снабжен с наружной стороны окаймлением по периметру в виде приваренных дискретных стержней.

В сборной колонне по меньшей мере один торцовый стальной лист может быть выполнен составным в виде дискретных закладных деталей, объединенных между собой в плоскости торца колонны приваренными к ним арматурными стержнями-коротышами.

Сопоставление предлагаемого технического решения с прототипом позволяет заметить, что от известного оно отличается новыми признаками: (1) продольные стержни, размещенные по периферии сечения колонны между угловыми нишами и выполненные на всю высоту колонны, закреплены на сварке в торцовых стальных листах и (2) совмещены с анкерными стержнями, а (3) стержни продольной арматуры, размещенные в створах отверстий для винтовых соединений в торцовых листах, оборваны и заанкерены в бетоне у ниш. (4) По меньшей мере один торцовый стальной лист выполнен в виде цельной пластины и снабжен окаймлением по периметру в виде приваренных дискретных стержней. (5) По меньшей мере один торцовый стальной лист выполнен составным в виде дискретных закладных деталей, объединенных между собой в плоскости торца колонны приваренными к ним арматурными стержнямикоротышами.

Все перечисленные признаки позволяют получить колонну повышенной прочности и надежности как в сечениях по ее стволу, так и у торцов, характерным для которых является наличие концентрации местных напряжений, особенно опасной при динамических и сейсмических нагрузках. Предложенное решение позволяет существенно уменьшить величину местных напряжений.

Все перечисленные признаки предлагаемого технического решения в приведенной сумме неизвестны, а достигаемые результаты по предложенному решению превосходят известные, при этом создавая сверхсуммарный результат вследствие взаимного усиления действия каждого из перечисленных признаков.

Сущность предлагаемого технического решения поясняются чертежами.

- 1 010212

На фиг. 1 представлена предлагаемая колонна, продольный разрез при сплошных торцовых листах; на фиг. 2 - предлагаемая колонна, продольный разрез при дискретных торцовых листах;

на фиг. 3 - то же, разрез А-А на фиг. 1;

на фиг. 4 - то же, разрез Б-Б на фиг. 1;

на фиг. 5 - то же, разрез В-В по стволу колонны на фиг. 1;

на фиг. 6 - то же, разрез Г-Г по стволу колонны на фиг. 2;

на фиг. 7 - то же, разрез Д-Д на фиг. 2;

на фиг. 8 - то же, разрез Е-Е по стволу колонны на фиг. 2;

на фиг. 9 - фрагмент предлагаемой колонны прямоугольного сечения;

на фиг. 10 - то же, разрез Ж-Ж на фиг. 3, узел соединения анкерных стержней с торцовым листом.

Предлагаемая сборная железобетонная колонна (фиг. 1-10) включает ствол 1, в котором размещены стержни 2 продольной рабочей арматуры, и стержни 3 продольной арматуры, жестко соединенные со стальными торцовыми листами 4. По стволу 1 колонны также размещены хомуты 5, а у торцов колонны размещена косвенная арматура в виде сварных сеток 6. У торцовых листов 4 на боковых сторонах колонны выполнены ниши 7, образованные приваренными к листам 4 стальными уголками 8. Сквозные стержни 3, размещенные на периферии сечения колонны между угловыми нишами 7, по концам жестко соединены на сварке 9 в раззенкованных отверстиях с торцовыми стальными листами 4. Стержни 2 продольной рабочей арматуры, размещенные в створах отверстий 10, выполненных в торцовых листах 4 для винтовых соединений со смежными колоннами, оборваны и заанкерены у ниш 7 в бетоне, армированном сетками 6.

Предлагаемая колонна 1 может быть выполнена разной формы сечения, например квадратной, прямоугольной, круглой, овальной и т. п. Стальные торцовые листы 4 могут быть как сплошными на все поперечное сечение колонны, так и дискретными в виде отдельных закладных деталей 11, соединенных между собой в плоскости торца колонны на сварке арматурными коротышами 12. Применение дискретных закладных деталей позволяет существенно (на 15-20%) снизить металлоемкость стыка колонны. Для повышения эффективности работы соединений предлагаемой колонны с соседними колоннами торцовые стальные листы 4 снаружи по контуру снабжены дискретным окаймлением в виде приваренных арматурных стержней (на чертежах не показаны).

Предлагаемая колонна предназначена для работы в составе сборных связевых, а также сборномонолитных рамных и рамно-связевых каркасов зданий в условиях знакопеременных динамических воздействий, вызываемых шквальными порывами ветра, сейсмическими толчками и т. п. В сечениях колонны действуют в основном продольные сжимающие усилия и знакопеременный момент. По стволу 1 колонны продольное усилие и изгибающий момент воспринимают бетон, стержни 2 и 3 продольной арматуры. В связи с тем, что стержни 3 продольной арматуры жестко соединены на сварке 9 с торцовыми листами 4 (11), они имеют надежное закрепление на торцах колонны. Вместе с тем, выполнение их сквозными исключает необходимость их анкеровки внахлест на концевых участках колонны. В таком случае полностью исключается опасность интенсивного трещинообразования, образование сетки перекрестных трещин на концевых участках колонны, приводящих к их преждевременному разрушению при знакопеременных динамических нагрузках.

В целом, в предложенной конструкции колонны благодаря принятому сочетанию продольной арматуры 2 и 3, хомутов 5, сварных сеток 6 косвенного армирования и торцовых листов 4, 11 обеспечено примерно равномерное распределение напряжений в арматуре и бетоне в сечениях по стволу 1 колонны, а в бетоне концевых участков колонны в пределах установки косвенной арматуры 6 и торцовых листов 4 реализовано объемное напряженное состояние. Благодаря указанному обеспечена повышенная несущая способность и надежность колонны, исключена опасность хрупкого разрушения в зоне интенсивных местных напряжений при знакопеременных динамических воздействиях.

Предлагаемую колонну изготавливают в традиционных опалубочных формах, в которых размещают вначале арматурный каркас с закрепленными по концам стержней 3 торцовыми сварными листами 4 или дискретными деталями 11.

В уголках 7 закрепляют пенополистирольные вкладыши для образования ниш 8 и после фиксации всех деталей арматурного каркаса, производят укладку бетонной смеси.

Предлагаемое техническое решение представляет собой новое развитие конструкций колонн с плоскими торцами на винтовых соединениях для многоэтажных каркасных зданий и сооружений.

Источники информации

1. Патент РФ № 2059052, кл. Е 04С 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. - М.: Стройиздат, 1985, 296 с, илл.

3. Патент РФ № 2244789, кл. Е 04С 3/34, Е 04В 1/38, БИ № 2, 20.01.05.

- 2 010212

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Сборная железобетонная колонна, содержащая продольную арматуру из стержней и поперечную арматуру по ее длине, косвенную арматуру в виде поперечных сварных сеток у торцов, торцовые стальные листы, снабженные жестко связанными с ними арматурными стержнями, а также выполненными у торцовых листов угловыми нишами со сквозными отверстиями в торцовых листах для винтовых соединений с примыкающими колоннами, отличающаяся тем, что продольные стержни, размещенные по периферии сечения колонны между угловыми нишами и выполненные сквозными на всю высоту колонны, закреплены на сварке по концам в торцовых стальных листах, а стержни продольной арматуры, размещенные в створах сквозных отверстий в торцовых листах для винтовых соединений, заанкерены в бетоне у угловых ниш.
2. Сборная колонна по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один торцовый стальной лист выполнен в виде цельной пластины и снабжен с наружной стороны по периметру окаймлением в виде приваренных дискретных стержней.
3. Сборная колонна по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один торцовый стальной лист выполнен составным в виде дискретных закладных деталей, объединенных между собой в плоскости торца колонны приваренными к ним арматурными стержнями-коротышами.