СОЕДИНЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ БЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2001 года по МПК E04B5/43 

Изобретение относится к соединению конструктивных бетонных элементов, имеющих на контактной поверхности бетонных элементов устойчивые к сдвигающим усилиям детали для обеспечения передачи сдвигающих усилий.

При установке горизонтального потолочного перекрытия на точечные или линейные опоры, особенно на опорные колонны или поддерживающие стены здания, прежде всего необходимо обеспечить надежную передачу сдвигающих усилий с горизонтальной поддерживающей конструкции на вертикальную опорную конструкцию колонны. Наиболее популярное решение этой проблемы - использование балочных потолочных конструкций, с помощью которых нагрузка с потолочной плиты переносится на потолочные балки или фермы, которые имеют достаточный выбор размеров поперечного сечения, чтобы обеспечить передачу сдвигающих усилий, и которые, кроме этого, подкрепляются соответствующим размещением устойчивой к сдвигающим усилиям арматуры в виде поперечных опор из стержней и которые затем устанавливаются на вертикальные поддерживающие колонны, в частности, путем установки потолочных балок прямо на капители сборных колонн, при этом кронштейны соединяются с капителями колонн или вставляются в гнезда, выполненные в опорных колоннах.

Недостатки таких балочных потолочных конструкций хорошо известны. Они объясняются большой высотой потолочной конструкции, что уменьшает полезную высоту этажей здания и создает еще ряд других проблем, относящихся к технологическим вопросам размещения распределительных и других систем. Недостаток большой высоты балочной потолочной конструкции можно устранить путем использования безбалочного железобетонного перекрытия. В этом случае для установки потолочной плиты используются потолочные оголовки в виде пирамиды или усеченного конуса, меньшее основание которых подсоединяется к капители опорной колонны, а большее основание составляет несущую поверхность для опорного устройства потолочной плиты или для части самой потолочной плиты.

В чешском патенте 144928 раскрыто монолитное железобетонное потолочное перекрытие, состоящее из монолитной железобетонной плиты, опирающейся на сборные капители колонны, образованные оголовками в форме усеченных конусов или плоских цилиндров, толщина которых в основном соответствует толщине потолочной плиты. Центральная часть оголовков соединяется с капителями опорных колонн, при этом для повышения устойчивости оголовков к сдвигающим усилиям они усиливаются за счет конструктивных адаптивных элементов. Так, на периферической поверхности цилиндрического оголовка выполняется небольшая канавка, в которую закладывается предварительно напряженная периферическая арматура, заключенная в изоляционный материал. Под действием указанной арматуры радиальные стержни, которые зажимаются изоляцией, обеспечивают передачу сдвигающих усилий.

Дальнейшим усовершенствованием этой безбалочной потолочной конструкции является монолитная потолочная плита со спиральной арматурой вокруг ее потолочного оголовка. Эта арматура должна обеспечить надежное соединение монолитной потолочной плиты со сборным предварительно напряженным оголовком, а также передачу сдвигающих усилий в потолочный оголовок. К недостаткам этого решения относится сложность производства предварительно напряженных потолочных оголовков, что удорожает их производство и повышает стоимость потолочных конструкций.

Задачей данного изобретения является создание несложного и недорогого соединения для передачи сдвигающих усилий железобетонных элементов, в частности, горизонтальной потолочной конструкции с вертикальными поддерживающими элементами.

Эта задача решена тем, что в соединении сборных бетонных элементов, в частности, для передачи сдвигающих усилий, включающем соединительные штыри, выполненные в виде арматурных стержней, соединительные штыри проходят через контактные поверхности соединяемых конструктивных элементов, наклонены в направлении соединяемых элементов с образованием острых углов в направлении, противоположном действию результирующего сдвигающего компонента сил, и расположены, по меньшей мере, в один горизонтальный ряд и/или, по меньшей мере, в один вертикальный ряд, в потолочной плите и/или ферме закреплены своими основаниями прямолинейные штыри, параллельные штырям, закрепленным в опорной колонне, и в сборе расположенные между ними; штыри расположены параллельными рядами, в колонне выполнена окружная выточка глубиной 10-40 мм, в которой закреплены, по крайней мере, часть штырей, причем в окружной выточке укреплены стальные пластины с наклонными отверстиями, в которых установлены штыри.

При применении соединения согласно изобретению в благоприятных условиях радиальные соединительные штыри располагаются в щеткоподобной крепежной системе, по меньшей мере, в один горизонтальный ряд, а в группе, состоящей из взаимно параллельных рядов соединительных штырей, они располагаются один над другим. Щеткоподобная крепежная система соединительных штырей закрепляется в соединенных конструктивных элементах под острым углом 30-60^o к вертикальной плоскости.

При применении соединения согласно изобретению в других благоприятных условиях часть системы соединительных штырей закрепляется бетонной смесью на контактных поверхностях в капители опорной колонны, остальная часть соединительных штырей закрепляется бетонной смесью в потолочной конструкции, в частности в потолочной плите или потолочных фермах.

При применении изобретения в еще более выгодных условиях опорная колонна на участке контактной поверхности по периферии имеет обод в виде окружной выточки в поддерживающем воротнике глубиной от 10 до 40 мм и при высоте, которая соответствует толщине примыкающей потолочной конструкции; системы соединительных штырей выдаются вперед со дна периферийного обода опорной колонны.

Во время изготовления колонны, которая является частью соединения конструктивных элементов, согласно изобретению удобно заранее подготовить щеткоподобную крепежную систему соединительных штырей, которые изготавливаются из сборных стальных пластин, закрепляемых на дне периферийного обода опорной колонны. В стальных пластинах имеются отверстия, через которые проходят соединительные штыри, скрепленные со стальными пластинами, при этом одна часть штырей закрепляется бетонной смесью в опорных колоннах. В условиях выгодного применения данного соединения согласно изобретению соединительные штыри изготавливаются из частей стальных тросов, нарезаемых с помощью горелки.

В альтернативных условиях выгодного применения данного соединения согласно изобретению соединительные штыри, размещенные в радиальной щеткоподобной крепежной системе и выступающие из опорной колонны, вставляются в щеткоподобную крепежную систему соединительных штырей, выступающих из соединенных контактных поверхностей потолочной конструкции.

Соединение бетонных конструктивных элементов согласно данному изобретению может быть использовано для подсоединения или соприкосновения с любыми конструктивными элементами, деталями и конструкциями, где необходимо обеспечить передачу сдвигающих усилий. Его преимущества проявляются наиболее заметно при соединении опорных колонн с потолочными плитами там, где для такого соединения используется более простое и дешевое и менее сложное монтажное приспособление для установки тонкой потолочной плиты на точечную опору, и где приняты все меры, чтобы не допустить пробивания плиты колонной.

Для лучшего понимания представленного изобретения приводится описание предпочтительных вариантов применения соединения для двух частей сборной конструкции с использованием нижеприведенных рисунков.

На фиг. 1 представлен вертикальный разрез соединения вертикальной сборной колонны с монолитной железобетонной потолочной плитой;
на фиг. 2 - горизонтальный разрез соединения вертикальной сборной колонны с монолитной железобетонной потолочной плитой (вырез);
на фиг. 3 - вертикальный разрез соединения вертикальной поддерживающей колонны с горизонтальной потолочной фермой;
на фиг. 4 - горизонтальный разрез соединения вертикальной поддерживающей колонны с потолочной балкой или фермой.

на фиг. 5 - сборная система соединительных штырей, закрепленных на общей стальной пластине, вид сбоку.

В первом примере применения соединения для двух частей сборной конструкции, согласно настоящему изобретению, одной из соединяемых частей является опорная колонна 1, а вторая часть соединения представлена монолитной потолочной плитой 3. При соединении необходимо обеспечить передачу сдвигающих усилий с потолочной плиты 3 на опорную колонну 1.

На фиг. 1 и 2 показана поверхность узла соединения опорной колонны 1, в данном случае в виде сборного элемента, проходящего через монолитную железобетонную плиту 3 толщиной 10-20 см. В зоне контакта с опорной колонной 1 имеется лишь небольшая поверхность сдвига для обеспечения передачи сдвигающих усилий от монолитной потолочной плиты 3. Поэтому, чтобы обеспечить передачу сдвигающих усилий и предотвратить пробивание потолочной плиты 3 опорной колонной 1 за счет своего веса и полезной нагрузки потолочной конструкции, необходимо предусмотреть внесение конструктивных изменений в поверхность узла соединения.

Для этого опорная колонна 1 выполнена сборной и проходной на уровне, где она соприкасается с потолочной плитой 3, а по периметру контактной поверхности размещена группа радиальных соединительных штырей 2 щеткоподобного крепления, которые закрепляются до половины бетонной смесью в опорной колонне 1, в то время как остальная часть штырей выдвигается вперед в радиальном направлении и наклонно вверх от контактной поверхности по периферии опорной колонны 1 и пересекает сдвигаемый зазор в местах, где потолочная плита 3 соединяется с опорной колонной 1. В этом примере осуществления изобретения каждая щеткоподобная крепежная система соединительных штырей 2, расположенная на каждой боковой стенке опорной колонны 1, состоит из шести горизонтальных рядов соединительных штырей 2, расположенных друг над другом. В каждом ряду имеется пять соединительных штырей 2. Соединительные штыри 2 удобно изготовлять, например, из кусочков тяг или из обрезков арматурных стержней. Каждый из соединительных штырей образует угол, равный 45^o, и устанавливается в вертикальном положении параллельно соответствующей боковой стенке опорной колонны 1, имеющей прямоугольное поперечное сечение.

Чтобы еще эффективнее обеспечивать передачу сдвигающих усилий с потолочной конструкции на опорную колонну 1 последняя имеет на контактной поверхности соединения обод 5 в виде окружной выточки по периметру опорной колонны 1 глубиной около 30 мм при высоте, соответствующей толщине потолочной плиты 3.

Во время изготовления этого соединения в соответствии с настоящим изобретением сборные проходные опорные колонны 1 оборудуются забетонированными системами соединительных штырей 2, при этом изготовляется кожух нижней поверхности бетонной поддерживающей панели потолочной плиты 3 на уровне нижнего края обода 5. Этот кожух затем устанавливается и соединяется с железобетонной потолочной плитой 3, которая подгоняется к опорной колонне 1 по размерам и положению арматурных стержней, чтобы действовать совместно с системами соединительных штырей 2 и обеспечивать передачу сдвигающих усилий на соединительные штыри 2 и на поверхность опорной колонны 1 в зоне окружного обода 5. После этого железобетонная потолочная плита 3 подвергается бетонированию, по завершении которого выступающие концы крепежных систем соединительных штырей 2 вставляются в эту потолочную плиту. Во время изготовления сборной опорной колонны 1 соединительные штыри 2 легко удерживаются в желаемом положении, поскольку для этого достаточно установить панель кожуха, которая составляет дно обода 5 с системой наклонных отверстий, смещение и наклон осей которых соответствуют смещению и положению соединительных штырей 2 в щеткоподобной крепежной системе. Альтернативное применение панели кожуха, которая остается частью соединения, подробно описано при рассмотрении примера осуществления изобретения, представленного на фиг. 5.

Соединение, согласно настоящему изобретению, может быть использовано для сборных конструкций различного рода, особенно при соединении вертикальных поддерживающих конструкций с горизонтальными поддерживающими конструкциями. Например, оно может быть использовано для соединения опорной колонны 1 с потолочной фермой 4 или с балкой в случае применения монолитных или сборных конструкций, показанных на фиг. 3 и 4. В этом примере изобретения сборная вертикальная проходная опорная колонна 1 соответствует тому же варианту выполнения опорной колонны 1, показанной на фиг.1 и 2. В этом примере колонна 1 соединяется со сборной потолочной фермой 4, от передней поверхности которой выдается вперед такая же щеткоподобная крепежная система, содержащая тридцать соединительных штырей 2, размещенных в шести рядах, один над другим, причем каждый ряд состоит из пяти штырей 2. Эти соединительные штыри 2 располагаются параллельно соединительным штырям 2, которые выдвинуты от опорной колонны 1 таким образом, что они выдвигаются вперед от передней части потолочной фермы 4 наклонно вниз и устанавливаются среди соединительных штырей 2, выдвинутых от боковых стенок опорной колонны 1.

После того, как сборная потолочная ферма 4 установлена на опорную колонну 1, которая в этом примере осуществления изобретения имеет окружной обод 5, пространство между передней частью потолочной фермы 4 и стенками окружного обода 5 заполняется цементным раствором 6.

Бетонирование соединительных штырей 2 в сборных опорных колоннах 1 или в потолочных фермах 4 значительно облегчается сборной пластиной 7, показанной на фиг. 5, и формуется прямоугольной стальной пластиной с системой наклонных отверстий 8, оси которых наклонены к сборной пластине 7 под таким же углом, под каким должны быть установлены соединительные штыри 2. Соединительные штыри 2 вставляются в наклонные отверстия 8 таким образом, чтобы их центр проходил через отверстия 8 и каждая половина была направлена наружу от сборной пластины 7. Центральная часть соединительных штырей 2 может быть зафиксирована в отверстиях 8, например, сваркой, после чего сборная пластина 7 может быть установлена в кожухе опорной колонны 1 таким образом, чтобы она составляла дно обода 5 опорной колонны 1. Кожух, имеющий необходимое количество сборных пластин 7, удерживающих соединительные штыри 2 в желаемом положении во время бетонирования, может быть залит раствором бетонной смеси.

Соединение, согласно настоящему изобретению, может быть применено во многих других особых случаях, включая соединение, в частности, сборных конструктивных элементов с монолитной конструкцией или с другими сборными конструктивными элементами, если возникает необходимость обеспечить надежную передачу сдвигающих усилий в местах соединения. Например, используя соединительные штыри, размещенные в щеткоподобных системах, можно соединить бетонную стену с потолочной плитой или с еще какой-либо потолочной конструкцией, где соединительные штыри выступают от стены вдоль ее верхней соединительной части, или они могут быть использованы для обеспечения передачи сдвигающих усилий при соединении двух параллельных элементов стены и так далее.

Изобретение относится к строительству, в частности к соединению таких конструктивных элементов, как колонны с плитой или фермой. Технический результат изобретения заключается в обеспечении передачи сдвигающих усилий при минимальных трудозатратах. Соединение конструктивных бетонных элементов включает систему соединительных штырей, создаваемую рядами взаимно параллельных стержней, центральные части которых пересекают контактную поверхность соединения, а их концевые части закреплены бетонной смесью в соединенных конструктивных элементах. В щеткоподобной крепежной системе соединительные штыри размещаются, по меньшей мере, в один ряд, однако в группах, состоящих из нескольких параллельных рядов соединительных штырей, они размещаются один над другим. Система соединительных штырей бетонируется, часть их закрепляется бетонной смесью на контактных поверхностях капители опорной колонны, а выступающие другие части соединительных штырей закрепляются бетонной смесью в потолочной конструкции, в частности в потолочной плите и/или в потолочной ферме. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Соединение сборных бетонных элементов, в частности для передачи сдвигающих усилий, включающее соединительные штыри, выполненные в виде арматурных стержней, отличающееся тем, что соединительные штыри проходят через контактные поверхности соединяемых конструктивных элементов, наклонены в направлении соединяемых элементов с образованием острых углов в направлении, противоположном действию результирующего сдвигающего компонента силы и расположены, по меньшей мере, в один горизонтальный ряд и/или, по меньшей мере, в один вертикальный ряд. 2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что соединительные штыри расположены параллельно друг относительно друга. 3. Соединение по п.1 или 2, отличающееся тем, что размер острого угла 30 - 60^o. 4. Соединение по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что часть соединительных штырей закреплена бетонной смесью на контактных поверхностях капители опорной колонны, а другие выступающие части соединительных штырей закреплены в потолочной конструкции, в частности в потолочной плите и/или в потолочных фермах. 5. Соединение по п. 4, отличающееся тем, что на своей контактной поверхности опорная колонна имеет по периметру обод в виде окружной выточки глубиной 10 - 40 мм при высоте, соответствующей толщине потолочной конструкции, с тем, чтобы со дна обода опорной колонны выступало вперед определенное количество соединительных штырей. 6. Соединение по п. 5, отличающееся тем, что дно обода составлено из сборных стальных пластин, закрепляемых в выточке по периметру опорной колонны, и имеющих ряд наклонных отверстий для прохода соединительных штырей, зафиксированных на сборных стальных пластинах и закрепленных бетонной смесью в опорной колонне.