Узел сопряжения трубобетонных колонн с балками перекрытий Российский патент 2019 года по МПК E04B1/38 E04B1/22 

Изобретение относится к строительным конструкциям, а именно, к каркасам зданий с трубобетонными колоннами и металлическими балками перекрытий.

Известно стыковое соединение безбалочного железобетонного перекрытия с колонной, содержащее колонну с бетонным ядром, плиту перекрытия с арматурными каркасами, между которыми в плоскости плиты установлена стальная капитель, состоящая из соединенных между собой профильных элементов, причем последние в плоскости плиты перекрытия попарно размещены с противоположных сторон колонны соосно друг другу и уперты в нее торцевой поверхностью (RU 71999, Е04В 5/43, 29.11.2007 г. ).

Недостатком такого технического решения является низкая несущая способность вследствие ослабления стенки колонны в месте образования отверстий для стержневых элементов, а также неравномерного распределения опорного давления непосредственно от перекрытия на бетонное ядро колонны.

Известна трубчатая строительная конструкция, включающая соосно сопряженные стальные трубы с бетонным сердечником внутри, соединенные между собой и с горизонтальными несущими балками узловым соединительным элементом. При этом узловой соединительный элемент выполнен в виде трех соединенных основаниями цилиндров, горизонтальные балки введены внутрь среднего цилиндра, а концы балок снабжены перфорацией или резьбой для соединения концов балок стальными элементами (RU 2241100, Е04С 3/34, 18.06.2003 г. ).

Недостатком такого технического решения является его недостаточно высокая несущая способность в результате того, что давление от балок перекрытий передается только на стальную трубу, а не на бетонное ядро колонны, поэтому под воздействием нагрузки стальная труба оказывается перегруженной, а бетонное ядро недогруженным, что ведет к неравномерности распределения давления от перекрытия на бетонное ядро колонны. Кроме того, отверстия узлового соединительного элемента, выполненные в среднем цилиндре и предназначенные для размещения балок перекрытия, являются концентраторами напряжений, возникающих в стальной оболочке соединительного элемента, что также снижает несущую способность конструкции.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является узел сопряжения трубобетонных колонн с балками перекрытий, включающий соосно сопряженные стальные трубы с бетонным сердечником внутри, которые соединены между собой и с горизонтальными несущими балками узловым соединительным элементом, который выполнен в виде замкнутого полого элемента по форме внутренней полости сопрягаемых стальных труб и имеет сквозное осевое отверстие, при этом на наружной поверхности замкнутого полого элемента в местах сопряжения с балками перекрытия выполнены опорные столики, которые размещены с противоположных сторон замкнутого полого элемента попарно и соосно друг другу (RU 95691, Е04В 1/38, Е04В 1/20, 09.03.2010 г. ).

Недостатком такого технического решения является низкая несущая способность узла сопряжения колонн, вызванная ограниченной длиной сварных швов по периметру труб, а также неравномерным загружением бетонного сердечника узловым соединительным элементом, при котором центральная часть сердечника остается недогруженной.

Задача изобретения - повышение несущей способности узла сопряжения трубобетонных колонн с балками перекрытий.

Технический результат достигается тем, что узел сопряжения трубобетонных колонн с балками перекрытий, включающий соосно сопряженные стальные трубы с бетонным заполнением внутри, которые соединены между собой и с балками перекрытия узловым соединительным элементом, при этом в местах сопряжения колонн с балками перекрытия расположены опорные столики, которые размещены с противоположных сторон колонн попарно и соосно друг другу, стальные трубы имеют вертикальные прорези в местах примыкания балок перекрытий, узловой соединительный элемент выполнен в виде сердечника с вертикальными фасонками, расположен с прорезях стальных труб и жестко прикреплен к ним, внутри бетонного заполнения расположен предварительно напряженный стержень, соединенный с узловым соединительным элементом, а опорные столики прикреплены к стальным трубам.

Узел сопряжения трубобетонных колонн с балками перекрытий может включать стальные трубы прямоугольной формы.

Узел сопряжения трубобетонных колонн с балками перекрытий, в котором стальные трубы дополнительно жестко соединены между собой.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

- фиг. 1 - общий вид узла сопряжения трубобетонных колонн с балками перекрытий;

- фиг. 2 - поперечное сечение 1-1;

- фиг. 3 - поперечное сечение 2-2;

- фиг. 4 - поперечное сечение 3-3;

- фиг. 5 - поперечное сечение 4-4;

- фиг. 6 - первый этап изготовления узла;

- фиг. 7 - второй этап изготовления узла;

- фиг. 8 - третий этап изготовления узла;

- фиг. 9 - четвертый этап изготовления узла;

- фиг. 10 - пятый этап изготовления узла;

- фиг. 11 - шестой этап изготовления узла.

Узел сопряжения трубобетонных колонн 1 с балками перекрытий 2 включает соосно сопряженные стальные трубы 3 круглого или прямоугольного профиля с бетонным заполнением 4 внутри, которые соединены между собой и с балками перекрытия 2 узловым соединительным элементом 5 (фиг. 1, 2 ,3, 4, 5). В местах сопряжения колонн 1 с балками перекрытия 2 расположены опорные столики 6, которые размещены с противоположных сторон колонн 1 попарно и соосно друг другу и прикреплены к стальным трубам 3. Стальные трубы 3 имеют вертикальные прорези 7 в местах примыкания балок перекрытий 2. Узловой соединительный элемент 5 состоит из сердечника 8 с вертикальными фасонками 9, толщина которых соответствует ширине прорезей 7 в стальных трубах 3. Сердечник 8 выполнен из стальной трубы 10 круглого профиля, по торцам которой расположены фланцы 11 с отверстиями 12. Внутри бетонного заполнения 4 колонн 1 расположен предварительно напряженный стержень 13, соединенный с сердечником 8 узлового соединительного элемента 5 при помощи натяжного устройства 14, примыкающего к фланцу 11 через отверстие 12. Предварительно напряженный стержень 13 может быть выполнен из высокопрочной стержневой арматуры, стыкуемой по длине колонн 1 соединительными элементами 15, например, резьбовыми муфтами. Фасонки 9 узлового соединительного элемента 5 прикрепляются к стальной трубе 3 колонн 1 сварными швами 16. Торцевые поверхности стальных труб 3 колонн 1 могут быть жестко соединены сварными швами 16.

Изготовление узла сопряжения трубобетонных колонн 1 с балками перекрытий 2 включает следующие этапы:

- установка стальной трубы 3 колонны 1 нижнего этажа в проектное положение с опорными столиками 6, предварительно напряженным стержнем 13 и подача бетонного заполнения 4 вовнутрь стальной трубы 3 (фиг. 6);

- установка узлового соединительного элемента 5 фасонками 9 в прорези 7 стальной трубы 3 колонны 1 на предварительно напряженный стержень 13 через отверстия 12 во фланцах 11 сердечника 8 (фиг. 7);

- натяжение предварительно напряженного стержня 13 натяжным устройством 14 с закреплением его на фланце 11 сердечника 8 после набора прочности бетонного заполнения 4 (фиг. 8);

- прикрепление фасонок 9 узлового соединительного элемента 5 к стальной трубе 3 колонны 1 при помощи сварных швов 16 (фиг. 9);

- установка балок перекрытия 2 с закреплением их к опорным столикам 6, фасонкам 9 узлового соединительного элемента 5 и наращивание предварительно напряженного стержня 13 по высоте колонны 1 с использованием соединительных элементов 15 (фиг. 10);

- наращивание колонны 1 стальной трубой 3 с подачей бетонной заполнения 4 и объединения элементов сварными швами 16 (фиг. 11).

Сердечник 8 узлового соединительного элемента 5 располагается по оси колонн 1, передает нагрузку на центральную малонагруженную часть бетонного заполнения 4, тем самым равномерно распределяя давление по сечению колонны 1 и повышая несущую способность узла сопряжения трубобетонных колонн с балками перекрытий.

Вертикальные фасонки 9 узлового соединительного элемента 5 прикрепляются к стальным трубам 3 колонн 1 угловыми сварными швами, тем самым распределяя давление балок перекрытий 2 на колонны 1 по высоте узла и повышая несущую способность узла сопряжения трубобетонных колонн с балками перекрытий.

Предварительно напряженный стержень 13 после его натяжения создает обжатие бетонного заполнения 4, распор стальной трубы 3, что приводит более эффективному загружению сечения колонны 1 и к повышению несущей способности узла сопряжения трубобетонных колонн с балками перекрытий.

Предварительно напряженный стержень 13, выполненный из высокопрочной арматуры и соединенный с узловым соединительным элементом 5, имеет рифленую поверхность, обеспечивает эффективную передачу усилий на бетонное заполнение 4 колонны 1, что приводит к повышению несущей способности узла сопряжения трубобетонных колонн с балками перекрытий.

Несущая способность узла сопряжения трубобетонных колонн с балками перекрытий обеспечивается подбором класса бетона, марки стали, размеров поперечного сечения элементов, величины натяжения предварительно напряженного стержня и параметров сварных швов.

Применение предлагаемого технического решения позволит повысить несущую способность узла сопряжения трубобетонных колонн с балками перекрытий.

Изобретение относится к области строительства, а именно к узлу сопряжения трубобетонных колонн с балками перекрытий каркасных зданий. Технический результат заключатся в повышении несущей способности узла. Узел включает соосно сопряженные стальные трубы с бетонным заполнением внутри, которые соединены между собой и с балками перекрытия узловым соединительным элементом. В местах сопряжения колонн с балками расположены опорные столики (6), которые прикреплены к стальным трубам. Стальные трубы имеют вертикальные прорези. Узловой соединительный элемент состоит из сердечника, выполненного из стальной трубы, по торцам которой расположены фланцы с отверстиями, и вертикальных фасонок. Внутри бетонного заполнения колонн расположен предварительно напряженный стержень, соединенный с сердечником при помощи натяжного устройства. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Узел сопряжения трубобетонных колонн с балками перекрытий, включающий соосно сопряженные стальные трубы с бетонным заполнением внутри, которые соединены между собой и с балками перекрытия узловым соединительным элементом, при этом в местах сопряжения колонн с балками перекрытия расположены опорные столики, которые размещены с противоположных сторон колонн попарно и соосно друг другу, отличающийся тем, что стальные трубы имеют вертикальные прорези в местах примыкания балок перекрытий, узловой соединительный элемент выполнен в виде сердечника с вертикальными фасонками, расположен с прорезях стальных труб и жестко прикреплен к ним, внутри бетонного заполнения расположен предварительно напряженный стержень, соединенный с узловым соединительным элементом, а опорные столики прикреплены к стальным трубам.

2. Узел сопряжения по п. 1, отличающийся тем, что стальные трубы выполнены прямоугольной формы.

3. Узел сопряжения по п. 1, отличающийся тем, что стальные трубы жестко соединены между собой.