СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ СБОРНЫХ КОЛОНН С ПЕРЕКРЫТИЕМ И СПОСОБ ЕГО ВЫПОЛНЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК E04B1/38 E04B1/20 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в сборно-монолитных железобетонных безригельных каркасах многоэтажных зданий жилого, социально-бытового и производственного назначения.

Известно стыковое соединение сборных колонн с перекрытием, включающее концевые участки установленных на одной вертикальной оси железобетонного каркаса с разрывом по высоте нижней колонны и верхней колонны с поперечными стальными листами на торце концевых участков и жестко связанных с ними, размещенное между торцами колонн перекрытие и пропущенные через перекрытие выпуски арматуры колонн в виде шпилек, прикрепленные по концам гайками в нишах, выполненных в бетоне на боковых гранях верхней и нижней колонны, к поперечному стальному листу верхней и нижней колонны, размещенные над верхом перекрытия юстировочные гайки для непосредственной опоры верхней колонны, с подливкой и зачеканкой ниш быстротвердеющим мелкозернистым бетоном (патент RU № 2244787, МПК Е04В 1/21, 1/38, опубл. 20.01.05 г.).

Однако оно имеет недостаточную надежность и жесткость стыкового соединения из-за наличия двух болтовых соединений каждого выпуска арматуры, разнесенных по высоте сечения перекрытия, прерывания рабочей арматуры как в верхней, так и в нижней колонне, с передачей усилий от нее через торцевые поперечные стальные листы на шпильки. Кроме этого, стыковое соединение имеет повышенную металлоемкость из-за наличия в одном узле сразу двух поперечных стальных листов колонн, а также повышенную трудоемкость.

В этом же патенте описан способ выполнения стыкового соединения колонн с перекрытием, включающий установку нижней колонны, фиксацию выпусков ее продольной арматуры, устройство над нижней колонной конструкций перекрытия, укладку раствора в стык поверх перекрытия, установку на свежий раствор, с выдавливанием его излишков, верхней колонны с опиранием ее на юстировочные гайки, фиксацию верхней колонны гайками в ее нишах и зачеканивание ниш быстротвердеющим мелкозернистым бетоном.

Этот способ не может обеспечить достаточную надежность стыкового соединения из-за наличия контактных напряжений между бетоном плиты и шпильками в момент затяжки гайки крепления верхней колонны при наличии монтажных зазоров между колоннами и плитой, и деформации поперечных стальных листов или наличия зазора между гайкой и поперечным стальным листом нижней колонны, а также быстрый темп монтажа, т.к. совместная работа в стыковом соединении арматуры колонн в виде шпилек, и бетона перекрытия, с восприятием расчетных усилий, возможна только после набора бетоном перекрытия расчетной прочности, а также из-за повышенной трудоемкости.

Предлагаемые изобретения направлены на достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности, точности монтажа при ускорении процесса монтажа, и снижении металлоемкости.

Для достижения названного технического результата предлагаемое стыковое соединение сборных колонн с перекрытием, включающее установленные на одной вертикальной оси железобетонного каркаса с разрывом по высоте концевые участки нижней и верхней колонн, размещенное между торцами колонн перекрытие и пропущенные через перекрытие выпуски продольной арматуры с винтовой резьбой нижней колонны, прикрепленные по концам гайками к поперечному стальному листу, жестко соединенному с торцом верхней колонны, в нишах, выполненных в верхней колонне, с последующим зачеканиванием их быстротвердеющим мелкозернистым бетоном, размещенные над верхом перекрытия юстировочные гайки для опоры верхней колонны, перекрытие имеет центральный канал для инъецирования быстротвердеющего мелкозернистого бетона и каналы с заанкерованными в них металлическими трубами, через каждую из которых пропущены выпуски продольной арматуры нижней колонны, под перекрытием и под каждой юстировочной гайкой над перекрытием в слое быстротвердеющего мелкозернистого бетона на выпусках продольной арматуры установлены в металлических трубах каналов металлические опорные шайбы, выполненные в виде усеченных конусов, меньшие основания которых направлены навстречу друг другу, при этом между торцом нижней колонны и опорными шайбами расположены металлические прокладки. Кроме того, перекрытие имеет не менее четырех каналов.

Отличительными признаками стыкового соединения сборных колонн с перекрытием являются наличие центрального канала для инъецирования быстротвердеющего мелкозернистого бетона и каналов с заанкерованными в них металлическими трубами, через каждую из которых пропущены выпуски продольной арматуры нижней колонны, установление на выпусках продольной арматуры металлических опорных шайб в металлических трубах каналов под перекрытием и под каждой юстировочной гайкой над перекрытием в слое быстротвердеющего мелкозернистого бетона, выполнение шайб в виде усеченных конусов, меньшие основания которых направлены навстречу друг другу, расположение металлических прокладок между торцом нижней колонны и опорными шайбами.

Благодаря наличию этих признаков создаются условия для ускорения монтажа, т.к. сразу же после установки на нижнюю колонну перекрытия и заливки каналов перекрытия с проходящей через них продольной арматурой нижней колонны, быстротвердеющим мелкозернистым бетоном, стык перекрытия с колонной обжимается юстировочными гайками, установленными на выпусках продольной арматуры, юстировочные гайки в этот период времени монтажа выполняют функцию силовых гаек, т.к. жестко фиксируют стык перекрытия с колонной и воспринимают все монтажные усилия на стыке, что дает возможность сразу же, не дожидаясь набора прочности мелкозернистым бетоном в каналах перекрытия продолжать монтаж соседних по этажу перекрытий и колонн с передачей монтажных усилий от них на ранее смонтированную колонну с перекрытием. Кроме того, повышается надежность и жесткость стыка, из-за наличия в каждом выпуске продольной арматуры нижней колонны силовой гайки только наверху перекрытия и отсутствия ее внизу перекрытия, при этом внизу перекрытия продольная арматура колонны не прерывается, а опорные конусные шайбы обеспечивают центральное расположение арматуры колонны в канале перекрытия, с равными зазорами, что определяет качество бетонирования каналов, кроме того именно конусные опорные шайбы препятствуют горизонтальному смещению перекрытия относительно колонны от возникающих в стыковом соединении усилий, до достижения мелкозернистым бетоном в каналах перекрытия и стыке марочной прочности, т.е. повышается точность и надежность монтажа. Кроме того, конструкция предлагаемого стыка дает возможность вести монтаж нижней колонны и перекрытия в двух вариантах - поэлементно на проектной отметке здания или укрупненным узлом, собранным в кондукторе на заводе-изготовителе перекрытий и колонн или в построечных условиях в тепляке, с обеспечением до монтажа проектной прочности монтажного мелкозернистого бетона в стыке колонна-перекрытие, что ускоряет процесс монтажа, повышает надежность, точность и качество работ.

Для получения указанного технического результата в предлагаемом способе выполнения стыкового соединения сборных колонн с перекрытием, включающим установку нижней колонны, фиксацию выпусков продольной арматуры нижней колонны, устройство над нижней колонной конструкций перекрытия, укладку раствора в стык поверх перекрытия, установку на свежий раствор, с выдавливанием его излишков, верхней колонны с опиранием ее на юстировочные гайки, фиксацию верхней колонны гайками в ее нишах и зачеканивание ниш быстротвердеющим мелкозернистым бетоном, после установки нижней колонны, на ее верхней торцевой поверхности фиксируют направленные кверху выпуски ее продольной арматуры с винтовой резьбой на их концах путем размещения на них металлических опорных шайб, выполненных в виде усеченных конусов, меньшие основания которых направляют вверх, перед установкой перекрытия через его заанкерованные металлическими трубами каналы пропускают выпуски продольной арматуры, затем перекрытие устанавливают на монтажные стойки и выравнивают его положение по горизонтали с помощью металлических прокладок, расположенных между торцом нижней колонны и опорными шайбами, после чего заливают каналы и центральный канал, выполненный в перекрытии, быстротвердеющим мелкозернистым бетоном, на выпусках продольной арматуры нижней колонны над перекрытием размещают опорные шайбы, выполненные в виде усеченных конусов, меньшие основания которых направляют вниз в каналы перекрытия, а затем юстировочные гайки, которые затягивают на величину монтажных нагрузок, после затверждения быстротвердеющего мелкозернистого бетона юстировочные гайки ослабляют и выравнивают их по горизонтали, после чего в стык поверх перекрытия укладывают мелкозернистый быстротвердеющий бетон и устанавливают верхнюю колонну.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются фиксирование, после установки нижней колонны на ее верхней торцевой поверхности, направленных кверху выпусков ее продольной арматуры с винтовой резьбой на их концах путем размещения на них металлических опорных шайб, выполнение шайб в виде усеченных конусов, меньшие основания которых направлены вверх, пропускание, перед установкой перекрытия, через его заанкерованные металлическими трубами каналы выпусков продольной арматуры, затем установка перекрытия на монтажные стойки и выравнивание его положения по горизонтали с помощью металлических прокладок, расположенных между торцом нижней колонны и опорными шайбами, после чего заливка каналов и центрального канала, выполненного в перекрытии, быстротвердеющим мелкозернистым бетоном, размещение на выпусках продольной арматуры нижней колонны над перекрытием опорных шайб, выполнение шайб в виде усеченных конусов, направление их меньших оснований вниз в каналы перекрытия, затем затягивание юстировочных гаек на величину монтажных нагрузок, а после затвердения быстротвердеющего мелкозернистого бетона ослабление юстировочных гаек и выравнивание их по горизонтали, затем укладка мелкозернистого быстротвердеющего бетона в стык поверх перекрытия и установка верхней колонны.

Описанный способ позволяет выполнять стыковое соединение сборных колонн с перекрытием с ускорением и повышением точности процесса монтажа с повышением надежности и снижением металлоемкости.

Предлагаемое изображение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - стыковое соединение сборных колонн с перекрытием;

на фиг.2 - разрез А-А фиг.1;

на фиг.3 - разрез В-В фиг.1;

на фиг.4 - поэлементный монтаж колонны и перекрытия;

на фиг.5 - укрупненный монтаж колонны и перекрытия.

Стыковое соединение сборных колонн с перекрытием (фиг.1-3) включает концевой участок 1 нижней и концевой участок 2 верхней стыкуемых колонн с плоскими торцами. На торце концевого участка 2 верхней колонны жестко закреплен с помощью сварки к арматуре колонны поперечный стальной лист 3. Концевой участок 1 содержит выпуски 4 продольной арматуры с выходящими наружу концами из торца нижней колонны, направленными вверх. Между торцами колонн размещено перекрытие 5.

Перекрытие 5 имеет каналы 6 (не менее четырех), с заанкерованными в них металлическими трубами 7, через которые пропущены выпуски 4 продольной арматуры нижней колонны, и один центральный канал 8 для инъецирования быстротвердеющего мелкозернистого бетона. Каждый конец выпуска 4 продольной арматуры имеет винтовую резьбу и жестко закреплен по концам гайками 9 к поперечному стальному листу 3 верхней колонны, по углам у торцов которой в бетоне выполнены ниши 10. На выпусках 4 продольной арматуры над верхом перекрытия 5 в слое быстротвердеющего мелкозернистого бетона размещены юстировочные гайки 11, на которые непосредственно оперта верхняя колонна. Под юстировочной гайкой 11 над перекрытием 5 и под ним на выпусках 4 продольной арматуры установлены металлические опорные шайбы 12 и 13 соответственно, выполненные в виде усеченного конуса каждая, меньшие основания которых направлены навстречу друг другу. Опорные шайбы 12 и 13 установлены в металлических трубах 7 каналов 6. Между торцом нижней колонны и опорными шайбами 13 расположены металлические прокладки 14 для выравнивания перекрытия 5 по горизонтали. Ниши 10 зачеканены быстротвердеющим мелкозернистым бетоном.

Предлагаемый способ выполнения стыкового соединения осуществляют в следующей последовательности.

После установки нижней колонны 1 на выпусках 4 продольной арматуры размещают металлические опорные шайбы 13, меньшие основания которых направляют вверх.

Перед установкой перекрытия 5 через металлические трубы 7 каналов 6 пропускают выпуски 4 продольной арматуры с опорными шайбами 13, затем перекрытие 5 устанавливают на монтажные стойки (не показаны), выравнивают его положение по горизонтали с помощью металлических прокладок 14, после чего заливают каналы 6 и центральный канал 8 быстротвердеющим мелкозернистым бетоном. Конусная поверхность опорных шайб 13 фиксирует выпуски 4 продольной арматуры строго по центру низа каналов 6 после инъецирования раствором. Далее размещают на выпусках 4 продольной арматуры над перекрытием 5 опорные шайбы 12, меньшие основания которых направлены вниз в металлические трубы 7 каналов 6. Такое расположение опорных шайб 12 фиксирует выпуски 4 продольной арматуры строго по центру верха каналов 6 и препятствует в дальнейшем смещению перекрытия относительно колонны в горизонтальной плоскости. Затем на выпусках 4 размещают юстировочные гайки 11, которые затягивают на величину монтажных нагрузок в стыке. После этого узел нижняя колонна-перекрытие сразу же способен воспринимать нагрузки от соседних перекрытий. После набора быстротвердеющим мелкозернистым бетоном в каналах перекрытия 5 марочной прочности, юстировочные гайки 11 ослабляют и усилия от изгибающих моментов в узле нижняя колонна - перекрытие воспринимаются заанкерованными в каналах 6 перекрытия 5 выпусками 4 продольной арматуры. Юстировочные гайки 11 выверяют по горизонтали, затем укладывают в стык мелкозернистый бетон поверх перекрытия 5, опускают верхнюю колонну 2 на свежий бетон до опирания ее торцевым листом 3 на юстировочные гайки 11, выдавливая излишки бетона, и выставляют ее в проектное положение по вертикали и горизонтали, окончательно достигнутое положение верхней колонны фиксируют гайками 9 в ее нишах 10. После завершения фиксации верхней колонны 2 гайками 9 все ниши 10 зачеканивают быстротвердеющим мелкозернистым бетоном.

В предлагаемой конструкции и способе выполнения стыкового соединения имеются следующие преимущества перед прототипом, благодаря наличию вышеуказанных признаков создаются условия для ускорения монтажа, т.к. сразу же после установки на нижнею колонну перекрытия и заливки каналов перекрытия, с проходящей через них арматурой нижней колонны, быстротвердеющим мелкозернистым бетоном, стык перекрытия с колонной обжимается юстировочными гайками, установленными на концевых выпусках арматуры колонны, имеющей резьбу, юстировочные гайки в этот период времени монтажа выполняют функцию силовых гаек, т.к. жестко фиксируют стык перекрытия с колонной и воспринимают все проектные усилия в стыке, что дает возможность сразу же, не дожидаясь набора прочности мелкозернистым бетоном в каналах перекрытия продолжать монтаж соседних по этажу перекрытий и колонн с передачей монтажных усилий от них на ранее смонтированную колонну с перекрытием. Также повышается надежность и жесткость стыка из-за наличия в каждом выпуске продольной арматуры нижней колонны силовой гайки только наверху перекрытия, с отсутствием ее внизу перекрытия, при этом внизу перекрытия продольная рабочая арматура колонны не перекрывается, при этом опорные конусные шайбы обеспечивают центральное расположение арматуры колонн в канале перекрытия, с равными зазорами, что определяет качество бетонирования каналов, кроме этого именно конусные опорные шайбы препятствуют горизонтальному смещению перекрытия относительно колонны от возникающих в стыковом соединении усилий, до достижения мелкозернистым бетоном в каналах перекрытие и стыке марочной прочности. Отсутствие в верхнем конце нижней колонны ниш, аналогичных нишам 10 в верхней колонне, в отличие от прототипа, увеличивает сечение нижней колонны в зоне контакта с перекрытием и облегчает работу перекрытия на продавливание, кроме этого верхнее сечение нижней колонны имея в этой зоне пиковое значение изгибающего момента, не ослаблено нишами и не имеет в данном сечении прерывающейся продольной рабочей арматуры, в следствии чего в стыковом соединении повышена надежность работы перекрытия на продавливание и нижней колонны на растяжение при изгибе. Наличие конусных шайб повышает точность монтажа.

Кроме этого, конструкция предлагаемого стыка дает возможность вести монтаж нижней колонны и перекрытия в двух вариантах - поэлементно на проектной отметке здания или укрупненным узлом, собранным в кондукторе на заводе-изготовителе перекрытий и колонн или в построечных условиях в тепляке, с обеспечением до монтажа проектной прочности монтажного мелкозернистого бетона в стыке колонна-перекрытие. Монтаж укрупненным узлом ускоряет процесс монтажа, повышает надежность, точность и качество работ.

По предлагаемому изобретению в ближайшее время будет проводиться строительство многоэтажного здания в Республике Татарстан.

Изобретение относится к области строительства, в частности к стыковому соединению сборных колонн с перекрытием и способу его выполнения. Технический результат заключается в повышении надежности, точности монтажа, ускорении процесса монтажа и снижении металлоемкости. Стыковое соединение включает установленные на одной вертикальной оси железобетонного каркаса с разрывом по высоте концевые участки нижней и верхней колонн и размещенное между торцами колонн перекрытие. Через перекрытие пропущены выпуски продольной арматуры с винтовой резьбой нижней колонны. Выпуски по концам прикреплены гайками к поперечному стальному листу в нишах, выполненных в верхней колонне. Лист жестко соединен с торцом верхней колонны. Ниши в последующем зачеканивают быстротвердеющим мелкозернистым бетоном. Над верхом перекрытия размещены юстировочные гайки для опоры верхней колонны. Перекрытие имеет центральный канал для инъецирования быстротвердеющего мелкозернистого бетона. Перекрытие также имеет каналы с заанкеренными в них металлическими трубами, через каждую из которых пропущены выпуски продольной арматуры нижней колонны. Под перекрытием и под каждой юстировочной гайкой над перекрытием в слое быстротвердеющего мелкозернистого бетона на выпусках продольной арматуры установлены в металлических трубах каналов металлические опорные шайбы. Шайбы выполнены в виде усеченных конусов, меньшие основания которых направлены навстречу друг другу. Между торцом нижней колонны и опорными шайбами расположены металлические прокладки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Стыковое соединение сборных колонн с перекрытием, включающее установленные на одной вертикальной оси железобетонного каркаса с разрывом по высоте концевые участки нижней и верхней колонн, размещенное между торцами колонн перекрытие и пропущенные через перекрытие выпуски продольной арматуры с винтовой резьбой нижней колонны, прикрепленные по концам гайками к поперечному стальному листу, жестко соединенному с торцом верхней колонны, в нишах, выполненных в верхней колонне, с последующим зачеканиванием их быстротвердеющим мелкозернистым бетоном, размещенные над верхом перекрытия юстировочные гайки для опоры верхней колонны, отличающееся тем, что перекрытие имеет центральный канал для инъецирования быстротвердеющего мелкозернистого бетона и каналы с заанкеренными в них металлическими трубами, через каждую из которых пропущены выпуски продольной арматуры нижней колонны, под перекрытием и под каждой юстировочной гайкой над перекрытием в слое быстротвердеющего мелкозернистого бетона на выпусках продольной арматуры установлены в металлических трубах каналов металлические опорные шайбы, выполненные в виде усеченных конусов, меньшие основания которых направлены навстречу друг другу, при этом между торном нижней колонны и опорными шайбами расположены металлические прокладки.2. Стыковое соединение по п.1, отличающееся тем, что перекрытие имеет не менее четырех каналов.3. Способ выполнения стыкового соединения сборных колонн с перекрытием, включающий установку нижней колонны, фиксацию выпусков продольной арматуры нижней колонны, устройство над нижней колонкой конструкций перекрытия, укладку раствора в стык поверх перекрытия, установку на свежий раствор с выдавливанием его излишков верхней колонны с опиранием ее на юстировочные гайки, фиксацию верхней колонны гайками в ее нишах и зачеканивание ниш быстротвердеющим мелкозернистым бетоном, отличающийся тем, что после установки нижней колонны на ее верхней торцевой поверхности фиксируют направленные кверху выпуски ее продольной арматуры с винтовой резьбой на их концах путем размещения на них металлических опорных шайб, выполненных в виде усеченных конусов, меньшие основания которых направляют вверх, перед установкой перекрытия через его заанкеренные металлическими трубами каналы пропускают выпуски продольной арматуры, затем перекрытие устанавливают на монтажные стойки и выравнивают его положение по горизонтали с помощью металлических прокладок, расположенных между торцом нижней колонны и опорными шайбами, после чего заливают каналы и центральный канал, выполненный в перекрытии, быстротвердеющим мелкозернистым бетоном, на выпусках продольной арматуры нижней колонны над перекрытием размещают опорные шайбы, выполненные в виде усеченных конусов, меньшие основания которых направляют вниз в каналы перекрытия, а затем котировочные гайки, которые затягивают на величину монтажных нагрузок, после затвердения быстротвердеющего мелкозернистого бетона юстировочные гайки ослабляют и выравнивают их по горизонтали, после чего в стык поверх перекрытия укладывают мелкозернистый быстротвердеющий бетон и устанавливают верхнюю колонну.