ВЕРТИКАЛЬНЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 1994 года по МПК E04C3/34 E04C5/06 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении каркасных зданий в сейсмических регионах страны.

Известна строительная конструкция, содержащая закладные детали в виде профилей панелей стен, установленные с образованием замкнутого металлического контура, заполненного бетоном замоноличивания (см. а. с. СССР N 1418449, кл. Е 04 Н 1/00, 1986).

Недостатком указанной конструкции явлется то, что она эффективно работает только при центральном сжатии. При эксцентриситете, выходящем за ядро сечения, эффект обоймы, создаваемый замкнутым металлическим контуром, не реализуется, что существенно снижает деформативность конструкции.

Известен также строительный элемент типа колонны, содержащий бетон, продольные стальные стержни и спирали косвенного армирования, причем витки соседних спиралей, расположенные в одной плоскости, частично совмещены друг с другом, а в зонах их совмещения установлены расположенные перпендикулярно к ним спирали [1] .

Недостатком указанного строительного элемента является то, что развитие продольных трещин предотвращается только сетками косвенного армирования, образованными соседними спиралями. Зоны между сетками остаются заполненными только бетоном, что при интенсивном сейсмическом воздействии может привести к хрупкому разрушению.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является строительный элемент типа колонны, содержащий бетон, продольные и поперечные арматурные стержни, объединенные в пространственный каркас, продольную и поперечную спиральную арматуру, установленную внутри пространственного каркаса (см. а. с. СССР N 1063966, кл. Е 04 С 3/34, 1982).

Недостатком указанного строительного элемента типа колонны является то, что развитие продольных трещин предотвращается только сетками косвенного армирования, образованными соседними спиралями. Зоны между сетками остаются заполненными только бетоном, что при интенсивном сейсмическом воздействии может привести к хрупкому разрушению. Кроме того при сборке указанного строительного элемента необходим большой объем сварочных работ.

Предлагаемое техническое решение наибольшим образом промышленно применимо по сравнению с вышеуказанными изобретениями, так как повышает прочность и деформативность элемента, что при сейсмических воздействиях приводит к повышению несущей способности каркаса здания и предотвращает хрупкое разрушение несущих элементов, а значит повышает надежность и безопасность зданий. В то же время снижаются объемы сварочных работ.

Сущность изобретения состоит в том, что в строительном элементе типа колонны, содержащем бетон, продольные и поперечные арматурные стержни, объединенные в пространственный каркас, продольную и поперечную спиральную арматуру, установленную внутри пространственного каркаса, продольная спиральная арматура установлена внутри пространственного каркаса на всю длину строительного элемента и выполнена в виде продольных рядов из отдельных продольных спиралей каждый, между витками отдельных продольных спиралей уложены порядовые элементы поперечной спиральной арматуры с возможностью соединения их в единый ряд, при этом шаг этих элементов в поперечной спиральной арматуры принят равным их диаметру, а в витки продольных спиралей продольных рядов уложены межрядовые элементы поперечной спиральной арматуры между порядовыми поперечными элементами спиральной арматуры с возможностью соединения продольной и поперечной спиральной арматуры в единую систему армирования, причем оси продольных, порядовых и межрядовых поперечных спиральных арматур в этой системе взаимно перпендикулярны.

Кроме того, пространственный каркас выоплнен из двух плоских каркасов, установленных на расстоянии друг от друга и соединенных в местах стыковки продольных и поперечных арматурных стержней хомутами в виде отдельных стержней с крюкообразными отгибами на концах.

Представленная выше совокупность существенных признаков направлена на достижение технического результата и находится в причинно-следственной связи с ним, так как, во-первых, указанное конструктивное выполнение спирального армирования приводит к повышению деформативных свойств строительного элемента типа колонны, что повышает безопасность и надежность при сейсмическом воздействии, и, во-вторых, введение в конструкцию порядовых элементов поперечной спиральной арматуры, уложенных между витками отдельных продольных спиралей, а также межрядовых элементов поперечной спиральной арматуры, уложенных в витки продольных спиралей продольных рядов между порядовыми поперечными элементами спиральной арматуры, позволяет собрать единую систему армирования без сварочных работ.

Таким образом, можно сделать вывод, что заявленное техническое решение соответствует условиям патентоспособности изобретения.

На фиг. 1 изображен строительный элемент типа колонны; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Строительный эдемент типа колонны состоит из пространственного каркаса 1, включающего продольные 2, поперечные 3 арматурные стержни, хомуты 4 с крюкообразными концами и опорные плиты 5, а также из единой системы 6 армирования, включающей продольную спиральную арматуру, уложенную на всю длину пространственного каркаса 1 и состоящую из трех рядов 7, выполненных из трех отдельных продольных спиралей 8 каждый, порядовые элементы 9 поперечной спиральной арматуры 10, уложенные между витками трех отдельных продольных спиралей 8 с шагом, равным их диаметру, и межрядовые элементы 11 поперечной спиральной арматуры 10, уложенные в витки продольных спиралей 8 продольных рядов 7 между порядовыми поперечными элементами 9, с обеспечением взаимноперпендикулярности осей продольных спиралей 8, порядовых (9) и межрядовых (10) поперечных спиралей. Свободное пространство в строительном элементе типа колонны заполнено бетоном 12.

Сборку строительного элемента типа колонны осуществляют в специально разработанном кондукторе-пенале (на чертежах не показан) следующим образом.

Вначале вплотную друг к другу в одной из крышек пенала укладывают три ряда 7 из трех отдельных продольных спиралей 8 каждый. В другой крышке пенала перпендикулярно продольным спиралям 8 на расстоянии, равном расстоянию между витками продольных спиралей 8 с шагом, равном диаметру этих спиралей, укладывают порядовые элементы 9 поперечной спиральной арматуры 10. Закрывают крышку пенала с порядовыми элементами 9 поперечной спиральной арматуры 10 и стыкуют продольные спирали 8 с порядовыми элементами 9 поперечной спиральной арматуры 10. Таким образом собирают три ряда 7 продольной арматуры с порядовыми элементами 9 поперечной спиральной арматуры 10. Затем три собранных ряда 7 устанавливают друг на друга, соединяют между собой поперечными межрядовыми элементами 11 поперечной спиральной арматуры 10 путем вложения их в витки продольных спиралей 8 между поперечными порядовыми элементами 9 и получают пакет из трех спиральных рядов единой системы 6 армирования. При сборке отслеживают взаимоперпендикулярность осей продольных (8), поперечных порядовых 9 и межрядовых 11 элементов. После чего собирают пространственный каркас 1 из предварительно собранных двух плоских каркасов, состоящих из сваренных между собой продольных 2 и поперечных 3 арматурных стержней. Для этого плоские каркасы внизу соединяют в местах стыка продольных 2 и поперечных 3 арматурных стержней хомутами 4 с крюкообразными концами. Внутри образовавшегося пространственного каркаса 1 устанавливают пакет из трех спиральных рядов, поджимают боковые плоскости каркаса 1 на пакет и скрепляют хомутами 4 с крюкообразными концами по верхней плоскости также в местах стыка продльных 2 и поперечных 3 арматурных стержней. Пакет спиралей единой системы армирования 6 создает распор в пространственном каркасе 1 и обеспечивает его жесткость и целостность с минимальным использованием сварки. На последнем этапе производят бетонирование строительного элемента типа колонны, а по торцам при необходимости закрепляют (приваривают) опорные плиты 5.

Строительный элемент типа колонны работает следующим образом.

При землетрясениях конструкции зданий и сооружений испытывают многократное воздействие усилий, соответствующих динамически приложенным знакопеременным нагрузкам случайного направления и величины. При воздействии расчетных и больших по величине усилий в железобетонных элементах образуются поперечные и продольные трещины, которые резко снижают жесткость и прочность сечений, что при очередном воздействии может привести к хрупкому разрушению элементов с катастрофическими последствиями для людей.

Образование трещин в железобетонных конструкциях происходит в результате дейсвтия главных растягивающих напряжений. Традиционное продольно и поперечно ориентированное армирование при случайном направлении действия нагрузки может привести к раннему образованию трещин по опасным сечениям. Преждевременное образование трещин в данном техническом решении предотвращается витками спиралей, расположенных в трех взаимно перпендикулярных плоскостях и равномерно распределенных по телу бетонного остова. Это позволяет эффективно противостоять растягивающим напряжениям произвольной ориентации. При этом предельная деформативность составляет ε_вн= (12-15)˙ 10^-3, что в 5-8 раз превышает деформативность существующих строительных элементов типа колонн. Такая высокая деформативность заявленной колонны исключает хрупкий характер ее разрушения, повышает несущую способность каркаса здания при сейсмическом воздействии.

Использование предложенного строительного элемента типа колонн в строительстве позволит повысить безопасность и надежность зданий при интенсивных сейсмических воздействиях в 1,3-1,5 раза, сократить объем сварочных работ в 2-3 раза, что приводит к сокращению трудозатрат, экономии электроэнергии и упрощению технологии сборки.

(56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1222787, кл. Е 04 С 3/34, 1984.

Используется в строительстве при возведении каркасных зданий в сейсмических регионах страны. Сущность: в строительном элементе типа колонны, содержащем бетон, продольные и поперечные арматурные стержни, объединенные в пространственный каркас, продольную и поперечную спиральную арматуру, установленную внутри пространственного каркаса, продольная спиральная арматура установлена внутри пространственного каркаса на всю длину строительного элемента и выполнена в виде продольных рядов из отдельных продольных спиралей каждый, между витками отдельных продольных спиралей уложены порядовые элементы поперечной спиральной арматуры с возможностью соединения их в единый ряд, при этом шаг этих элементов в поперечной спиральной арматуре принят равным их диаметру, а в витки продольных спиралей продольных рядов уложены межрядовые элементы поперечной спиральной арматуры между порядковыми поперечными элементами спиральной арматуры с возможностью соединения продольной и поперечной спиральной арматуры в единую систему армирования, причем оси продольных, порядовых и межрядовых поперечных спиральных арматур в этой системе взаимно перпендикулярны. Кроме того, пространственный каркас выполнен из двух плоских каркасов, установленных на расстоянии друг от друга и соединенных в местах стыковки продольных и поперечных арматурных стержней хомутами в виде отдельных стержней с крюкообразными отгибами на концах. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ВЕРТИКАЛЬНЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, содержащий бетон, продольные и поперечные арматурные стержни, объединенные в пространственный каркас, продольную и поперечную спиральную арматуру, установленную внутри пространственного каркаса, отличающийся тем, что продольная спиральная арматура установлена на всю длину строительного элемента и выполнена в виде продольных рядов из отдельных спиралей каждый, а поперечная арматура выполнена в виде рядовых и межрядовых элементов, установленных с возможностью их соединения в единый ряд, причем рядовые элементы уложены между витками отдельных продольных спиралей с шагом, равным их диаметру, а межрядовые элементы поперечной спиральной арматуры уложены в витки спиралей продольных рядов с расположением их между рядовыми поперечными элементами спиральной арматуры с возможностью соединения продольной и поперечной спиральной арматуры в единую систему армирования, причем оси продольных, а также рядовых и межрядовых поперечных спиральных арматур в этой системе взаимноперпендикулярны. 2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что пространственный каркас выполнен из двух плоских каркасов, установленных на расстоянии друг от друга и соединенных в других плоскостях в местах стыковки продольных и поперечных арматурных стержней хомутами в виде отдельных стержней с крючкообразными отгибами на концах.