Трубчаста будівельна конструкція
Власники патенту UA 2342501:
Винахід відноситься до будівництва, а саме до каркасів із сталевих труб, заповнених бетоном. Ціль пропонованого винаходу - прискорення монтажних робіт, забезпечення безпечних умов монтажу багатопрогонових дисків перекриттів. Трубчаста будівельна конструкція включає співвісно розташовані нижню і верхню сталеві круглі труби, з'єднані між собою і з горизонтальними несучими балками-ригелями вузловим з'єднувальним елементом у вигляді трьох сполучених основ сталевих порожнистих циліндрів. Верхня та нижня основи середнього циліндра виконані у вигляді сталевих опорних пластин квадратного перерізу, а кінці горизонтальних балок-ригелів, розміщених усередині сталевої труби, забезпечені анкерами для натягу сталевих арматурних тросів у внутрішніх порожнинах балок, при цьому балки мають квадратний або прямокутний переріз, а нижні пластини з'єднані сталевими хустками із зовнішньою поверхнею нижньої сталевої труби. 1 з.п. ф-ли, 2 іл.
Винахід відноситься до будівництва, а саме до каркасів із сталевих труб, заповнених бетоном.
Відома трубчаста будівельна конструкція, що включає сталеві труби, з'єднані між собою сполучними елементами та заповнені бетоном (див., наприклад, патент Україна №2120002, кл. Е04В 1/24, 1993). Причому сполучні елементи у відомому рішенні мають форму прямокутної призми, горизонтальні та вертикальні сторони якої утворюють стикувальні елементи, що використовуються для з'єднання окремих ділянок колон, а також колон та балок один з одним за допомогою болтів кріплення. Для того, щоб осі болтів кріплення суворо збігалися, всі елементи стикування виконані абсолютно сумісними один з одним. Таке рішення відомої трубчастої будівельноїконструкції забезпечує швидкість монтажу будівлі, що будується з використанням загальнодоступних сталевих профілів і попередньо виготовлених елементів.
Однак трудомісткість монтажу будівлі, помітне обтяження конструкції за рахунок використання великого обсягу болтових з'єднань істотно обмежують область застосування відомої трубчастої конструкції.
Також відома трубчаста будівельна конструкція, що включає співвісно розташовані нижню і верхню сталеві труби, пов'язані між собою сполучним елементом (див., наприклад, патент США №5012622 А2, кл. Е04С 3/34, 1991). У цій будівельній конструкції сполучний елемент виконаний у вигляді короткої сталевої циліндричної труби, на зовнішній поверхні якої встановлені на зварюванні і перпендикулярно бічній поверхні елемента чотири опорні полиці, що утворюють між собою прямий кут. Вільний кінець кожної з опорних полиць приварений до балки. При такій конструкції з'єднувального елемента зусилля зсуву від навантажених балок переноситься на бетонний осердя колони, і, отже, коли бетонний осердя піддається осьовому стиску, сталева труба-обойма в трубобетонній колоні піддається поздовжньої деформації з набагато меншим ступенем. Це, у свою чергу, дозволяє або знизити площу поперечного перерізу трубобетонної колони, або збільшити її осьове навантаження.
Як зазначалося вище, кріплення опорних полиць до поверхні сполучного елемента, а також несучих балок до опорних полиць проводиться на зварюванні. Однак, щоб забезпечити зварне з'єднання з задовільними характеристиками міцності, потрібна ретельна і забирає багато часу зварювальна операція, що пов'язано зі значними матеріальними і трудовими витратами.
Найближчою затехнічної сутності до пропонованої є трубчаста будівельна конструкція, що включає співвісно розташовані нижню і верхню сталеві круглі труби, з'єднані між собою і з горизонтальними несучими балками-ригелями вузловим з'єднувальним елементом у вигляді трьох сполучених основами пустотілих сталевих циліндрів: верхнього, середнього і нижнього (див. наприклад, патент Україна №2241100, клас Е04С 3/34, 2003 р.). Причому на бічній поверхні середнього циліндра сполучного елемента є отвори, які введені кінці горизонтальних несучих балок у вигляді квадратних труб або швелерів, з'єднані стопорним металевим кільцем. Така конструкція вузлового з'єднувального елемента дозволяє знизити трудомісткість робіт при зведенні каркаса, оскільки збирання колони з окремих ділянок сталевих труб здійснюється без використання зварювання або болтів.
Крім того, відома конструкція з'єднувального елемента дозволяє виключити необхідність дотримання великої точності обрізання торців сталевих труб для забезпечення чіткої їх стикування і одночасно підвищити міцність і несучу здатність каркаса. Завдяки цьому забезпечується можливість застосувати відому трубчасту будівельну конструкцію при монтажі великопрогонових дисків перекриттів, у тому числі найбільш ефективних попередньо напружених багатопрогонових покриттів, які виготовляються, як відомо, з використанням натяжних анкерних вузлів. Однак при цьому виникають труднощі з розміщенням плит перекриттів та анкерних вузлів у процесі монтажу перекриттів.
Ціль пропонованого винаходу - прискорення монтажних робіт, забезпечення безпечних умов монтажу багатопрогонових дисків перекриттів.
Поставлена мета досягається тим, що в трубчастій будівельній конструкції, що включаєспіввісно розташовані нижню і верхню сталеві круглі труби, з'єднані між собою і з горизонтальними несучими балками-ригелями вузловим з'єднувальним елементом у вигляді трьох пов'язаних основами порожнистих сталевих циліндрів: верхнього, середнього і нижнього, верхня і нижня основи середнього циліндра виконані у вигляді сталевих опор перерізу зі стороною квадрата в межах від 1,5 до 2,0 зовнішніх діаметрів нижньої труби; товщина пластин обрана в межах від 1,5 до 3 товщин стінки нижньої труби, а кінці горизонтальних балок-ригелів, розміщених усередині сталевої труби, забезпечені анкерами для натягу сталевих арматурних тросів у внутрішніх порожнинах балок, розташованими на середині висоти середніх циліндрів уздовж осі симетрії внутрішньої порожнини балок, при цьому несучі балки мають квадратний або прямокутний переріз. Крім того, нижні пластини з'єднані сталевими косинками із зовнішньою поверхнею нижньої сталевої труби, розташованими у вертикальних площинах, що проходять через діагоналі квадратних пластин, а товщина косинок обрана рівною товщиною нижніх пластин.
Пропонована трубчаста будівельна конструкція схематично зображена на фіг.1, на фіг.2 - розріз А-А на фіг.1.
Трубчаста будівельна конструкція містить співвісно сполучені сталеві труби 1 (нижня) і 2 (верхня) з бетонним сердечником 3. Труби з'єднані один з одним за допомогою вузлового з'єднувального елемента 4, виконаного у вигляді з'єднаних основами трьох сталевих пустотілих циліндрів: верхнього 5, середнього 6 і нижньому 7 із введенням у середній циліндр кінців балок-ригелів 8. При цьому верхня і нижня основи середнього циліндра виконані у вигляді сталевих опорних пластин 9 і 10, що мають квадратний переріз зі стороною квадрата, обраної в межах від 1,5 до 2,0зовнішніх діаметрів нижньої труби 1 і товщиною пластин в межах від 1,5 до 3-х товщин стінки нижньої труби. Горизонтальні балки-ригелі 8 забезпечені анкерами 11 для натягу сталевих арматурних тросів 12 у внутрішніх порожнинах балок, розташованими на середині висоти середніх циліндрів уздовж осі симетрії внутрішньої порожнини несучих балок, при цьому балки можуть мати квадратний або прямокутний переріз. На бічній поверхні середнього циліндра 6 є отвори, осі яких розташовані на середині висоти бічної поверхні циліндра і які введені кінці горизонтальних несучих балок-ригелів 8, виготовлених, наприклад, у вигляді квадратних труб або швелерів. Переріз отворів має конфігурацію та розміри, що забезпечують щільну установку горизонтальних балок 8 у зазначених отворах. Крім того, нижня поверхня пластин 10 з'єднана сталевими вертикально орієнтованими косинками 13 із зовнішньою поверхнею сталевих нижніх труб 1, при цьому косинки розташовані в площинах, що проходять через діагоналі квадратних сталевих пластин.
Запропоноване технічне рішення дозволяє прискорити монтаж каркасів будівель із застосуванням виробів з бетонів, напружених в умовах будівельних майданчиків. Постачання заявленої трубчастої конструкції додатковими квадратними пластинами дозволяє здійснити швидке сполучення пропонованим вузлом колон із трубобетону з перекриттями із збірних залізобетонних плит, а також здійснити переднапруження сталевих канатів на ригелі та пакети залізобетонних плит.
Застосування сталевих пластин зі стороною квадрата менше 1,5 зовнішніх діаметрів нижньої труби 1 призводить до недостатнього спирання залізобетонних плит перекриттів, стягнутих у пакети сталевими канатами, а застосування квадратів зі сторонами понад 2,0 зовнішніх діаметрів нижніх трубпризводить до невиправданої витрати металу.
Товщина сталевих пластин менше 1,5 товщин стінки нижнього циліндра не забезпечує необхідної несучої здатності пластин, а товщина пластин більше 3-х товщин стінки нижньої труби трубобетонної колони нераціональна і призводить також до перевитрати дорогого металу.
Монтаж пропонованої трубчастої будівельної конструкції виробляють наступним чином. Сталеві труби 1 (нижні) виставляють у проектне положення (вертикально) на попередньо змонтованому фундаменті. Потім у верхній вільний кінець нижніх труб 1 вставляють нижні циліндри 7 вузлових сполучних елементів 4 таким чином, щоб горизонтальні площини квадратних сталевих пластин 9 і 10 розташовувалися паралельно осям горизонтальних несучих балок-ригелів 8, що встановлюються в отворах середнього циліндра 6. Таке розташування риге забезпечує оптимальне натяг арматурних сталевих тросів у горизонтальних несучих ригелях-балках. Пластини також можуть бути використані як додаткові опори при монтажі попередньо напружених дисків перекриттів, забезпечуючи при цьому найбільш раціональне та безпечне розміщення плит перекриттів у процесі монтажу диска. Після установки сполучного елемента 4 в отворах середнього циліндра 6 розміщують горизонтальні несучі балки 8, в яких сталеві канати 12 натягують і закріплюють за допомогою анкерів 11. Далі проводять зварювання косинками 13 нижніх пластин 10 з зовнішньою поверхнею нижніх циліндричних труб . або монтаж залізобетонних плит перекриттів 14, що спираються на нижні пластини 10 (фіг.2), а потім здійснюють омонолічування високоміцним бетоном внутрішніх порожнин труб і сполучного елемента 4 рівня нижньої основициліндра 5. Після затвердіння бетону середні циліндри 6 покривають верхніми пластинами 9 і зварюють їх з основою сталевих труб 2 металевого каркаса наступного поверху будівлі, а у верхній вільний кінець труб знову вставляють вузлові сполучні елементи 4 наступного поверху, омонолічують труби бетоном, каркаса виробляють описаним вище способом із застосуванням пропонованої трубчастої конструкції.
Використання трубчастої будівельної конструкції пропонованого вузлового сполучного елемента дозволяє знизити трудомісткість робіт при зведенні каркаса, підвищити безпеку виконання робіт, істотно скоротити терміни зведення і вартість каркаса.
1. Трубчаста будівельна конструкція, що включає співвісно розташовані нижню і верхню сталеві круглі труби, з'єднані між собою і з горизонтальними несучими балками-ригелями вузловим з'єднувальним елементом у вигляді трьох пов'язаних основами пустотілих сталевих циліндрів: верхнього, середнього і нижнього, що відрізняється тим, що нижню основу середнього циліндра виконані у вигляді сталевих опорних пластин квадратного перерізу зі стороною квадрата від 1,5 до 2,0 зовнішніх діаметрів нижньої труби; товщина пластин обрана від 1,5 до 3,0 товщин стінки нижньої труби, а кінці горизонтальних балок-ригелів, розміщених усередині сталевої труби, забезпечені анкерами для натягу сталевих арматурних тросів у внутрішніх порожнинах балок, розташованими на середині висоти середніх циліндрів уздовж осі симетрії внутрішньої порожнини балок, при цьому балки мають квадратний або прямокутний переріз.
2. Трубчаста будівельна конструкція за п.1, що відрізняється тим, що нижні пластини з'єднані сталевими косинками із зовнішньою поверхнею нижньої сталевої труби і розташовані у вертикальнихплощинах, що проходять через діагоналі квадратних пластин, а товщина косинок обрана рівною товщиною нижніх пластин.