КОЛОННА ВЫСОТНОГО ЗДАНИЯ Российский патент 2025 года по МПК E04C3/34 

Изобретение относится к строительным конструкциям, а именно, к колоннам многоэтажных и высотных зданий.

Известна металлическая колонна многоэтажного здания, выполненная составного коробчатого сечения из прокатных профилей или листовой стали (Металлические конструкции. В 3 т.Т. 2. Стальные конструкции зданий и сооружений: справочник проектировщика / Под общ. ред. В. В. Кузнецова. М.: изд-во АСВ, 1998 г., с. 82, рис. 5.1).

Недостатком технического решения является повышенная материалоемкость колонны по причине высокого расхода стали, необходимости устройства сварных швов по всей высоте и обеспечения огнестойкости колонны посредством дополнительной защиты толстослойными покрытиями.

Известна монолитная железобетонная колонна многоэтажного здания, выполняемая квадратного или прямоугольного поперечного сечения из монолитного железобетона с армированием продольными и поперечными стержнями (Тихонов И.Н. Армирования элементов монолитных железобетонных зданий: пособие по проектированию. М.: ФГУП «НИЦ Строительство», 2007 г., с. 52-53, рис. 2.1).

Недостатком технического решения является повышенная материалоемкость и трудоемкость изготовления колонны по причине больших размеров поперечного сечения, неэффективного использования бетона по сечению, необходимости обеспечения трещиностойкости бетона и использования съемной опалубки при возведении.

Известна колонна из армированного сталью бетона, включающая множество стальных секций, проходящих в продольном направлении через бетонную колонну, каждая из стальных секций имеет наружную полку с внешней поверхностью, обращенной наружу в бетонной колонне, противоположную внутреннюю полку с внешней поверхностью, обращенной внутрь в бетонной колонне, и стенку, соединяющую наружную полку с внутренней полкой, при этом все стальные секции расположены в бетонной колонне так, что внешние поверхности их внутренних полок ограничивают центральный бетонный сердечник (RU 2736738, Е04С 3/34, 19.04.2018 г. ).

Недостатком технического решения является повышенная материалоемкость и трудоемкость изготовления колонны по причине большого расхода стали на стальные секции, неэффективного использования бетона по сечению, необходимости обеспечения трещиностойкости бетона и совместной работы стальных секций с бетоном, а также необходимости использования съемной опалубки при возведении.

Известна усиленная колонна для высотных зданий в виде железобетонной конструкции, включающей армирующие элементы, в качестве которых используют продольные металлические стержни, дополнительно колонна оснащена металлическим каркасом, образованным связанными между собой посредством ребер жесткости угловыми элементами, в которых установлены стояки с, по меньшей мере, одним армирующим элементом, при этом на боковых гранях колонны и дополнительно установленных на каждом торце плитах выполнены сквозные, а в нижней части колонны - глухие отверстия (RU 143976, Е04С 3/30, 10.08.2014 г. ).

Недостатком технического решения является повышенная материалоемкость и трудоемкость изготовления колонны по причине большого расхода стали на стальной каркас, неэффективного использования бетона по сечению, необходимости обеспечения трещиностойкости бетона и совместной работы стального каркаса с бетоном, а также необходимости использования съемной опалубки при возведении.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является колонна, которая содержит металлическую трубу с бетонным ядром внутри, армированным спиральной арматурой так, чтобы спираль либо касалась внутренних стенок трубы, либо отстояла от них не более чем на 2-3 мм (RU 2121045, Е04С 3/32, 27.10.1998 г. ).

Недостатком технического решения является повышенная материалоемкость колонны по причине большого расхода стали на трубу, неэффективного использования бетона по сечению, отсутствия надежного сцепления трубы с бетоном, а также необходимости обеспечения огнестойкости трубы посредством дополнительной защиты толстослойными покрытиями.

Задача изобретения - снижение материалоемкости колонны высотного здания.

Технический результат достигается тем, что колонна высотного здания, содержащая трубу с бетонным ядром и армированием внутри, имеет трубу из сталефибробетона с армированием стальными продольно расположенными фибрами длиной, не меньшей 1,25 толщины поперечного сечения стенки трубы, с внутренней стороны которой выступающими участками стальных фибр образованы соединенные с ее бетонным ядром анкеры, при этом на наружной поверхности трубы в уровне перекрытий и фундамента полимерным раствором закреплены, соответственно, металлические капители и металлическая база, к которым натяжными устройствами прикреплены стержни продольного внутреннего армирования.

Колонна высотного здания в уровне фундамента может иметь крепление металлической базы анкерными болтами.

Колонна высотного здания может иметь стяжные муфты, соединяющие стержни продольного внутреннего армирования по длине.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

- фиг. 1 - общий вид колонны высотного здания;

- фиг. 2 - поперечное сечение 1-1;

- фиг. 3 - поперечное сечение 2-2;

- фиг. 4 - поперечное сечение 3-3.

Колонна высотного здания состоит из трубы 1, выполненной из сталефибробетона с армированием стальными продольно расположенными фибрами 2 длиной, не меньшей 1,25 толщины поперечного сечения стенки трубы 1, бетонного ядра 3 внутри трубы 1, металлической базы 4 и металлических капителей 5, которые закреплены на трубе 1 снаружи полимерным раствором 6 в уровне фундамента и перекрытий соответственно, а также стержней продольного внутреннего армирования 7, которые прикреплены к металлической базе 4 и металлическим капителям 5 натяжными устройствами 8. Металлическая база 4 состоит из опорной плиты 9, пояса 10, внутренних ребер 11, внешних ребер 12 и закреплена на трубе 1 полимерным раствором 6, а также омоноличена изнутри бетонным ядром 3, дополнительно металлическая база 4 может быть прикреплена анкерными болтами 13. Металлическая капитель 5 состоит из сердечника 14, пояса 15, внутренних ребер 16, внешних ребер 17 и закреплена на трубе 1 полимерным раствором 6, а также омоноличена изнутри бетонным ядром 3. Стержни продольного внутреннего армирования 7 бетонного ядра 3 по длине соединяются стяжными муфтами 18.

Труба 1 является несъемной опалубкой колонны при заполнении ее бетонным ядром 3 и выполняется в заводских условиях из сталефибробетона с армированием стальными продольно расположенными фибрами 2. С внутренней стороны трубы 1 выступающими участками стальных фибр 2 образованы соединенные с ее бетонным ядром 3 анкеры 19.

Металлическая база 4 и металлическая капитель 5 выполняются сварными из стальной трубы и листовой стали и являются соединительными элементами колонны с фундаментом и частей колонны в уровне перекрытий. Металлическая капитель 5 дополнительно выполняет функцию опорного элемента для балок или плит перекрытия.

Использование сталефибробетона для трубы 1 совместно с бетонным ядром 3 обеспечивает высокую несущую способность колонны при действии нормальных и изгибных усилий, снижает затраты на устройство опалубки, что позволяет уменьшить расход стали армирования, бетона, сроки производства работ и, как следствие, снизить материалоемкость и трудоемкость изготовления колонны.

Применение для трубы 1 сталефибробетона с армированием стальными продольно расположенными фибрами 2 длиной, не меньшей 1,25 толщины поперечного сечения стенки трубы 1 позволяет расположить фибровое армирование вдоль осевых и кольцевых напряжений, возникающих в колонне, что обеспечит высокую прочность сталефибробетона на растяжение, увеличит его трещиностойкость при действии сжатия и растяжения бетонного ядра 3 в трубе 1, и соответственно снизит материалоемкость колонны.

Бетонное ядро 3, находясь в замкнутом контуре, образованном трубой 1 из сталефибробетона, обладает повышенными прочностными характеристиками, что снижает материалоемкость колонны.

Предварительное напряжение стержней продольного внутреннего армирования 7 бетонного ядра 3 натяжными устройствами 8 позволяет регулировать нормальные напряжения в бетонном ядре 3 и трубе 1 от внешних нагрузок, избежать больших растягивающих напряжений, что приводит к эффективной работе колонны, уменьшению расхода стали и, как следствие, к снижению материалоемкости колонны.

Наличие металлической базы 4 с закреплением полимерным раствором 6 на трубе 1, анкерными болтами 13 и внутренними ребрами 10 монолитно с бетонным ядром 3 позволяет зафиксировать точное расположение установки колонны, обеспечивает жесткое примыкание колонны к фундаменту, что снижает материалоемкость и трудоемкость установки колонны.

Наличие металлической капители 5 с закреплением полимерным раствором 6 на трубе 1 и внутренними ребрами 15 монолитно с бетонным ядром 3 позволяет организовать надежное примыкание элементов перекрытия к колонне, обеспечивает жесткое примыкание частей колонны поэтажно, что снижает материалоемкость и трудоемкость установки колонны.

Наличие стяжных муфт 18 обеспечивает простое и надежное соединение стержней продольного внутреннего армирования 7 бетонного ядра 3 по длине, что позволяет снизить трудоемкость изготовления колонны.

Наличие выступающих участков продольно расположенных стальных фибр 2 в виде анкеров 19 на внутренней стороне трубы 1 обеспечивает надежную совместную работу бетонного ядра 3 со сталефибробетоном трубы 1 при действии сдвигающих усилий в колонне от внешних нагрузок, что позволяет отказаться от дополнительных элементов сцепления и приводит к снижению материалоемкости и трудоемкости изготовления колонны.

Параметры колонны высотного здания определяются расчетом на усилия от эксплуатационных нагрузок. Напряжения в трубе и бетонном ядре определяются в результате расчета, выполненного с помощью программных средств. Размеры сечения колонны, толщина стенки трубы, количество продольных стержней, их диаметр, класс и величина натяжения, сечение и количество анкеров определяются согласно расчетам по несущей способности, жесткости и трещиностойкости.

Таким образом, заявляемое изобретение приводит к снижению материалоемкости колонны высотного здания.

Изобретение относится к строительным конструкциям, а именно к колоннам многоэтажных и высотных зданий. Колонна высотного здания состоит из трубы (1), выполненной из сталефибробетона с армированием стальными продольно расположенными фибрами (2) длиной, не меньшей 1,25 толщины поперечного сечения стенки трубы (1), бетонного ядра (3) внутри трубы (1), металлической базы (4) и металлических капителей (5), которые закреплены на трубе (1) снаружи полимерным раствором (6) в уровне фундамента и в уровнях перекрытий соответственно, с армированием бетонного ядра (3) продольными стержнями внутреннего армирования (7), которые прикреплены к металлической базе (4) и металлическим капителям (5) натяжными устройствами (8). Металлическая база (4) омоноличена изнутри бетонным ядром (3) и закреплена анкерными болтами (13). Продольные стержни внутреннего армирования (7) бетонного ядра (3) по длине соединяются стяжными муфтами (18). Труба (1) снабжена с внутренней стороны анкерами (19) в виде выступающих за пределы стенки трубы (1) участков стальных фибр (2). Технический результат - снижение материалоемкости колонны. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Колонна высотного здания, содержащая трубу с бетонным ядром и армированием внутри, отличающаяся тем, что труба выполнена из сталефибробетона с армированием стальными продольно расположенными фибрами длиной, не меньшей 1,25 толщины поперечного сечения стенки трубы, с внутренней стороны которой выступающими участками стальных фибр образованы соединенные с ее бетонным ядром анкеры, при этом на наружной поверхности трубы в уровне перекрытий и фундамента полимерным раствором закреплены, соответственно, металлические капители и металлическая база, к которым натяжными устройствами прикреплены стержни продольного внутреннего армирования.

2. Колонна высотного здания по п. 1, отличающаяся тем, что металлическая база в уровне фундамента имеет дополнительное крепление анкерными болтами.

3. Колонна высотного здания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что продольные стержни внутреннего армирования по длине соединены стяжными муфтами.