СТЕНОВОЙ МОДУЛЬ ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ, А ТАКЖЕ СООТВЕТСТВУЮЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ
WALL MODULE FOR BUILDING A STRUCTURE AND ASSOCIATED STRUCTURE

Изобретение касается стенового модуля для сооружения конструкции, выполненного в виде бетонного сборного элемента. Оно касается также конструкции, изготовленной с применением такого рода стеновых модулей, в частности, производственного или машинного здания атомной электростанции.
Значимые в отношении безопасности здания ядерных установок, например такие здания, в которых помещаются агрегаты аварийного питания, до сих пор выполнялись исключительно в виде конструкций, бетонируемых на месте. Апробированное в обычном жилищном строительстве сборное строительство до сих пор практически не применялось.
Высокие требования к безопасности и учет случаев нагрузок, воздействующих изнутри и воздействующих снаружи, для ядерных установок приводят обычно к очень высокой густоте армирования. По этой причине большинство структур зданий атомных электростанций или других ядерных технических установок выполняются монолитным способом строительства. При этом способе строительства минимальная толщина стенки вследствие большого количества арматуры до сих пор составляла примерно около 0,85 м.
Здание/конструкция должно, в частности, противостоять всем нагрузкам и комбинациям нагрузок следующих ситуаций категорий H1-H4.
Нормальная эксплуатация (H1):
- постоянные нагрузки;
- изменяющиеся нагрузки, включая нагрузки, обусловленные транспортировкой и инсталляцией;
- комбинированные нагрузки.
Влияния ситуаций, вызванных внешними человеческими факторами (H2):
- взрыв;
- падение самолетов;
- пожар в наружной области.
Влияния внутренних непредусмотренных ситуаций (H3):
- внутрипроизводственный пожар;
- обрушение внутренней конструкции;
- падающие грузы;
- внутреннее затопление;
- внутренний взрыв.
Маловероятные ситуации (H4):
- землетрясение;
- экстремальные ветра;
- экстремальный снег и обледенение;
- нагрузки от торнадо, влияние ударов торнадо;
- экстремальные наружные температуры;
- внешнее затопление;
- экстремальные осадки;
- защита объекта;
- взрывная ударная волна;
- взрывное газовое облако.
Применение сборных элементов хотя и считается чрезвычайно желательным из-за сопутствующей ему стандартизации и оптимизации всего проектирования, конструирования и строительных работ в этом контексте до сих пор сталкивалось со значительными трудностями и поэтому не осуществлялось. Это объясняется, в частности, технологиями соединения, принятыми до сих пор в строительстве из сборных элементов, которые либо не выполняют требования, поставленные в ядерном секторе, либо не в состоянии компенсировать, как правило, имеющиеся разрешенные допуски конструктивных элементов.
Тот факт, что для каждой атомной электростанции по существу заново проектируются одинаковые здания с одинаковой функциональностью, приводит к размышлению, как могут быть снижены затраты на проектирование и выполнение.
Снижение возможно с помощью систем, которые позволяют с помощью предварительно изготовленных модулей осуществлять гибкое проектирование желаемых помещений и размещение в них оборудования.
Требования, которые предъявляются к конструкциям в области атомных электростанций, соответствуют наивысшим требованиям в технологии строительства и технике безопасности. Поэтому проектирование и выполнение является очень трудоемким и дорогостоящим.
Внедрение строительства из сборных элементов до сих пор сталкивалось с трудностями в отношении соединения с силовым замыканием между отдельными конструктивными элементами и компенсации сопутствующих этому допусков и неточностей размеров, а также неточностей выравнивания при монтаже.
Из документа US 2920475 А известен стеновой модуль, содержащий признаки ограничительной части независимого п. 1 формулы изобретения. Возможные неточности в изготовлении и ориентации компенсируются при монтаже стенового модуля за счет того, что отверстия в присоединительных элементах расширяют с помощью развертки или фрезы точно по допуску, перед тем как вставить в отверстия болты с наиболее точной посадкой.
В документе DE 2216302 А1 раскрыт соединительный элемент для арматурных стержней бетонных сборных элементов с подвижной посадкой в осевом отверстии.
Поэтому в основе изобретения лежит задача предложить стеновой модуль вышеназванного рода, который простым образом может составляться и соединяться с другими такого рода стеновыми модулями с получением конструкции, в частности здания или комплекса зданий, который рассчитан не только на обычные эксплуатационные нагрузки, а кроме того, также выдерживает невероятные экстремальные нагрузки, по отдельности или даже в комбинации, например, затопление, землетрясение, продолжительный обложной дождь, ледовые нагрузки, ветровые нагрузки, циклоны, экстремальные температуры окружающей среды, попадание снарядов, падение самолетов и пр.
Эта задача в соответствии с изобретением решается с помощью признаков независимого п.1 формулы изобретения.
Соответственно этому предусмотрен стеновой модуль для сооружения конструкции, выполненный в виде бетонного сборного элемента, включающий в себя имеющий правильную, в частности, прямоугольную основную поверхность и несколько, в частности, четыре края элемент стены, снабженный множеством образующими в своей совокупности правильную арматурную сетку, предпочтительно проходящими параллельно краям арматурными стержнями, которые залиты в элемент стены, при этом арматурные стержни проходят через элемент стены по существу от края до края и на своих концах снабжены соединительными элементами, которые выполнены для создания соединения с комплементарными соединительными элементами непосредственно соседнего стенового элемента, и при этом соответствующий соединительный элемент, во всяком случае, в отделенном, не соединенном с комплементарным соединительным элементом состоянии, соединен с зазором или, соответственно, подвижно с соответствующим арматурным стержнем таким образом, что в перпендикулярной к продольному направлению арматурного стержня плоскости он может во все стороны смещаться по меньшей мере на 2 мм относительно предусмотренного центрального положения. В стянутом, жестко соединенном состоянии эта подвижность может полностью устраняться.
Особенно предпочтительно и что для обычных требований в строительстве атомных электростанций достаточно, когда обеспечивается возможность смещения по меньшей мере на 5 миллиметров, предпочтительно примерно до 10 миллиметров.
Термин «стеновой модуль» здесь должен толковаться широко и включает в себя, наряду с внутренними и наружными участками стены (боковые стены) здания, в частности, также плиты пола и потолка.
Ровные, плоские стеновые модули, в частности с прямоугольной основной поверхностью, хотя и являются предпочтительными, однако стеновые модули могут быть также изогнутыми так, чтобы, например, было возможно сооружение изогнутого участка стены или цилиндрического здания (здания реактора и пр.).
Как неожиданным образом выяснилось, таким образом не только выполняется гибкое соединение между отдельными модулями, которое позволяет компенсировать неизбежные допуски конструктивных элементов и допуски на выравнивание при монтаже на месте, но и при надлежащем выборе размеров, несмотря или же именно благодаря сравнительно высокой гибкости отдельных сопряжений, могут осуществляться допускающие большую нагрузку комбинации стеновых модулей, которые выдерживают высокие усилия среза и изгибающие моменты и обеспечивают надежное отведение нагрузки через границы модулей в соответствующие точки анкерного крепления.
Целесообразно, когда соединительные элементы, во всяком случае, первично, рассчитаны на соединение друг с другом с силовым замыканием, в частности, путем резьбового соединения или стягивания. При необходимости дополнительно может быть также предусмотрено геометрическое замыкание, в частности, для фиксации ранее созданных резьбовых соединений.
В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере два параллельно проходящих арматурных стержня объединены соответственно в один узел и с концевой стороны соединены с одним и тем же соединительным элементом.
Как уже указано выше, соответствующий стеновой модуль может являться составной частью боковой стены либо потолочной стены, либо, соответственно, плиты пола, то есть ориентирован либо вертикально, либо горизонтально. Соответственно этому во встроенном или, соответственно, смонтированном состоянии предусмотрены как вертикальные, так и горизонтальные арматурные стержни с присоединенными к ним вертикальными или горизонтальными соединительными элементами, чтобы соединять как модули боковой стены между собой и модули потолочной стены между собой, так и друг с другом.
В предпочтительном варианте осуществления предусмотрен стеновой модуль, у которого в смонтированном состоянии горизонтально проходящие арматурные стержни с концевой стороны жестко соединены с имеющим по меньшей мере одну крепежную пластину несущим элементом, в частности сварены, при этом соответствующая крепежная пластина охвачена U-образным скобообразным элементом, включающим в себя основную пластину и две пластины полок, и при этом пластины полок, в свою очередь, жестко соединены с соответствующим горизонтальным соединительным элементом, в частности сварены. Скобообразный элемент предпочтительно выполнен цельно.
При этом в смонтированном состоянии целесообразным образом скобообразный элемент своей основной поверхностью прилегает к торцевой поверхности крепежной пластины и, в частности, в отношении расстояния между пластинами полок имеет такие размеры, чтобы осуществлялась вышеназванная гибкая посадка. Это значит, что требуемая гибкость сопряжения в этом варианте предпочтительно осуществляется за счет возможности смещения скобообразного элемента относительно крепежной пластины.
В одном из предпочтительных вариантов соответствующий несущий элемент состоит из одной единственной имеющей форму прямоугольного параллелепипеда крепежной пластины, которая жестко соединена всего с двумя арматурными стержнями, в частности сварена.
В одном из альтернативных вариантов соответствующий несущий элемент включает в себя две имеющие форму прямоугольного параллелепипеда крепежные пластины, которые соединены друг с другом посредством двух имеющих форму прямоугольного параллелепипеда поперечных пластин, при этом несущий элемент жестко соединен с четырьмя соответствующими арматурными стержнями, в частности сварен, и при этом каждая из двух крепежных пластин охвачена скобообразным элементом, соединенным с горизонтальным соединительным элементом. Находящийся в стеновом модуле соединительный узел в этом варианте включает в себя, таким образом, всего четыре параллельно проходящих арматурных стержня, которые с концевой стороны снабжены каждый сопрягающим узлом, имеющим в каждом случае два соединительных элемента.
В этом варианте рамный несущий элемент в предпочтительном варианте осуществления может быть также выполнен цельно.
В особенно предпочтительном варианте осуществления соответствующий горизонтальный соединительный элемент в гнездовом исполнении включает в себя снабженную внутренней резьбой втулку, а в комплементарном штыревом исполнении - снабженную наружной резьбой шпильку с соответствующей контргайкой, при этом штыревой соединительный элемент и гнездовой соединительный элемент в соединенном друг с другом состоянии предпочтительно взаимодействуют подобно винтовой стяжке.
При этом целесообразным образом соответствующая втулка на обращенном к несущему элементу конце навернута на шпильку, которая предусмотрена для крепления к скобообразному элементу.
Кроме того, предпочтительна конструкция, при которой пластины полок каждого скобообразного элемента ориентированы параллельно горизонтально проходящим арматурным стержням и имеют проходящие параллельно им пазы, которые ограничены кромками пазов, при этом соответствующая шпилька соответствующего соединительного элемента вдоль паза зажата между пластинами полок и в области кромок паза жестко соединена с пластинами полок, в частности сварена.
Описанные выше варианты подходят, в частности, для горизонтальных арматурных стержней и горизонтальных соединений. Варианты, которые особенно подходят для вертикальных соединений, описываются ниже.
В предпочтительном варианте осуществления предусмотрен стеновой модуль, у которого в смонтированном состоянии вертикально проходящие арматурные стержни с концевой стороны жестко соединены, в частности сварены, с несущим элементом, имеющим выемку для продевания снабженной наружной резьбой шпильки, которая в комбинации с двумя навернутыми анкерными гайками и при необходимости имеющимися пронизанными шпильками анкерными пластинами действует в качестве вертикального соединительного элемента.
Описанная выше гибкость вертикальных соединений при этом целесообразным образом достигается за счет того, что шпилька имеет несколько меньший диаметр, чем охватывающее ее посадочное место, которое, в частности, образовано предусмотренной выемкой в несущем элементе или соответствующей выемкой в анкерной пластине.
При этом целесообразно, когда соответствующий несущий элемент включает в себя четыре соединенные друг с другом в виде прямоугольной рамы, имеющих форму прямоугольного параллелепипеда пластины рамы, при этом две расположенные друг напротив друга пластины рамы выполнены в виде крепежных пластин и жестко соединены каждая с одним арматурным стержнем, в частности, сварены. Вертикальный соединительный узел в стеновом модуле имеет, таким образом, предпочтительно два арматурных стержня.
Для всех описанных выше вариантов предпочтительно исполнение, при котором элемент стены имеет подобно сэндвичной конструкции наружную оболочку, внутреннюю оболочку и находящийся между ними внутренний наполнитель, при этом наружная оболочка и внутренняя оболочка соединены друг с другом без возможности сдвига посредством арматурных стержней, которые, наряду с арматурными стержнями соединительных узлов, могут включать в себя и другие элементы.
Конструкция, которая состоит из множества соединенных друг с другом посредством гибких соединительных элементов стеновых модулей вышеназванного рода, выполняет вышеназванные требования исключительным образом.
Целесообразным образом при сооружении здания имеющиеся между стеновыми модулями швы и при необходимости имеющиеся в области соединительных элементов углубления в каждом элементе стены заливаются бетоном.
Представленная и поясненная до сих пор система, включающая в себя предварительно изготовленные модули/стеновые профили стеновой конструкции из отдельных элементов, обладает очень высокой гибкостью и одновременно способствует стандартизации и оптимизации всей конструкции, проектирования и строительных работ.
Система может применяться ко всем зданиям, которые вследствие своей функции в установках должны противостоять вышеназванным внешним и внутренним ситуациям. Это означает, что эта система применима не только в атомных электростанциях, но она может также применяться в химических, военных и других областях.
Соединения элементов рассчитаны так, чтобы могли передаваться заданные параметры арматуры в виде полного удара (передачи усилия 100%). Каждый арматурный стержень при таком расчете присоединяется к арматуре следующего элемента, независимо от того, достигается ли возможная механическая прочность.
Хотя уже описаны разные типы соединителей для стеновых элементов, в предыдущем описании называвшихся также стеновыми модулями, которые исключительным образом выполняют поставленные требования, существует потребность в других типах и модификациях имеющихся типов для получения гибких детальных решений для разных случаев требований. В частности, при этом стремятся к считающимся простыми по конструкции и с точки зрения материала, оптимальными по стоимости соединителям или, соответственно, соединительным системам, которые просто и надежно могут присоединяться к арматуре стеновых элементов, а также соединяться между собой.
Для этого может быть предусмотрена соединительная система для конструкции из сборных элементов со множеством стеновых модулей, причем соединительная система включает в себя один или несколько элементов из следующей группы:
- U-образный держатель или короб, который расположен в шве между двумя стеновыми модулями, и к которому привернуты арматурные стержни (10);
- U-образный держатель или короб, который расположен в шве между двумя стеновыми модулями, и в который с геометрическим замыканием вставлены арматурные стержни посредством навернутых металлических захватов;
- комбинацию из двух соединенных друг с другом посредством резьбовых пальцев замыкающих пластин или коробов, при этом каждая замыкающая пластина или каждый короб соединен резьбовым соединением с одним из арматурных стержней;
- двухголовочный анкер.
Предлагаемая изобретением система сборных элементов в одном из предпочтительных вариантов имеет толщину стенки, равную только 0,40 м, и опциональную облицовочную оболочку с толщиной, равной приблизительно 0,10 м. При этом надежно воспринимаются все описанные выше нагрузки и комбинации нагрузок.
Достигнутые с помощью изобретения преимущества заключаются, в частности, в том, что благодаря предоставлению «модульной системы», включающей в себя предварительно изготовленные, стандартизированные стеновые модули или, соответственно, стеновые профили, которые снабжены высококачественными и гибкими сопряжениями или, соответственно, соединениями, издавна известные из традиционного сборного строительства преимущества в отношении времени проектирования и выполнения, а также затрат и эффективности, могут быть перенесены на строительство зданий для атомных электростанций. Но, конечно, изобретение не ограничено целями применения такого рода, а может, например, также применяться для неядерных промышленных установок, военных установок или же для обычных зданий, например, в сильно сейсмоопасных областях.
Разные примеры осуществления изобретения поясняются подробнее ниже с помощью чертежей. На них показано, в каждом случае в сильно упрощенном и схематичном изображении:
фиг.1: частично рассеченное изображение в перспективе состоящего из множества стеновых модулей посредством сборной конструкции участка здания в момент времени монтажа (точнее: незадолго до сдвигания вместе и соединения стеновых модулей);
фиг.2: вид сверху (вид спереди) участка здания в соответствии с фиг.1;
фиг.3: фрагмент центральной области фиг.2 с увеличенными выхваченными соединительными элементами между стеновыми модулями;
фиг.4: фрагмент фиг.3 на изображении в перспективе;
фиг.5: изображение, аналогичное фиг.4, причем, во-первых, изображен один из альтернативных типов горизонтальных соединительных узлов, а во-вторых, на чертеже была опущена бетонная оболочка стеновых модулей;
фиг.6: первый тип горизонтального соединительного узла;
фиг.7: второй тип горизонтального соединительного узла;
фиг.8: вертикальный соединительный узел;
фиг.9: упрощенные чертежи конструкций разных компонентов соединительного узла в соответствии с фиг.6;
фиг.10: упрощенные чертежи конструкций разных компонентов соединительного узла в соответствии с фиг.7, и
фиг.11: упрощенные чертежи конструкций разных компонентов соединительного узла в соответствии с фиг.8;
фиг.12: состоящий из нескольких стеновых модулей сборной конструкции участок стены здания;
фиг.13 и 14: соединительная система для стеновых модулей по первому варианту осуществления (U-образный держатель);
фиг.15-18: соединительная система для стеновых модулей по второму варианту осуществления (короб);
фиг.19-25: соединительная система для стеновых модулей по третьему варианту осуществления (ограничитель);
фиг.26 и 27: соединительная система для стеновых модулей по четвертому варианту осуществления (захват I);
фиг.28 и 29: соединительная система для стеновых модулей по пятому варианту осуществления (захват II), и
фиг.30: соединительная система для стеновых модулей по шестому варианту осуществления (двухголовочный анкер).
Одинаковые или одинаково действующие части на всех фигурах снабжены одними и теми же ссылочными обозначениями.
Стеновые модули 2 в соответствии с настоящим изобретением выполнены в виде бетонных сборных элементов, включающих в себя частично залитые в бетон соединительные узлы 4, при этом соединительные элементы 6 для соединения с комплементарными соединительными элементами 6 соответствующих соседних модулей выдаются наружу или, соответственно, выступают из соответствующего элемента 8 стены.
Первый тип горизонтального соединительного узла 4 изображен в перспективе на фиг.6. Соединительный узел 4 включает в себя два параллельно проходящих, одинаковой длины арматурных стержня 10, которые на каждом из своих концов сварены с торцевыми поверхностями имеющей форму прямоугольного параллелепипеда крепежной пластины 12. Соответствующая крепежная пластина 12 охватывается U-образным скобообразным элементом 14, который имеет основную пластину 16 и две пластины 18 полок. Каждый скобообразный элемент 14 выполнен предпочтительно цельно (здесь, впрочем, изображен вариант, состоящий из нескольких отдельных частей) и ориентирован таким образом, что пластины 18 полок известным образом образуют продолжение арматурных стержней 10 наружу, которое, в свою очередь, в наружном направлении продолжается в виде ориентированного параллельно арматурным стержням 10 соединительного элемента 6. Соответствующий соединительный элемент 6 включает в себя снабженную наружной резьбой шпильку 20, которая своим внутренним концом вставлена между пазами 22 двух соответствующих пластин 18 полок и приварена к кромкам 24 паза с пластинами 18 полок. Наружный конец каждой шпильки 20 либо, в гнездовом исполнении, снабжен имеющей внутреннюю резьбу втулкой 26, или, в штыревом исполнении, контргайкой 28, так что между комплементарными соединительными элементами 6 соседних стеновых модулей может создаваться соответствующее соединение с силовым замыканием подобно соединению винтовой стяжкой.
Путем выбора соответствующих размеров конструктивных элементов, в частности длины и ширины основной пластины 16 каждого скобообразного элемента 14 по отношению к длине и ширине крепежной пластины 12, охваченной скобообразным элементом 14, обеспечивается определенная возможность бокового смещения скобообразного элемента 14 и вместе с тем также соответствующего соединительного элемента 6 относительно жестко залитых в элемент 8 стены стенового модуля 2 арматурных стержней 19, в частности, по меньшей мере на 2 миллиметра, предпочтительно по меньшей мере на 5 миллиметров в любом направлении перпендикулярно продольному направлению арматурных стержней 10. По существу имеющий форму прямоугольного параллелепипеда элемент 8 стены в области каждого скобообразного элемента 14 снабжен соответствующим углублением так, чтобы действительно обеспечивалась возможность смещения. Таким образом при необходимости могут компенсироваться неизбежные допуски конструктивных элементов при изготовлении или, соответственно, при стягивании соединений.
Изображенный на фиг.7 второй тип горизонтального соединительного узла 4, что касается принципа действия, построен совершенно аналогично, но имеет двойное количество соединительных элементов 6 и арматурных стержней 10. Поэтому с каждой стороны предусмотрены две расположенные параллельно друг другу, охваченные каждая скобообразным элементом 14 с соответствующим соединительным элементом 6 крепежные пластины 12, при этом крепежные пластины 12 соединены друг с другом посредством поперечных пластин 30. Образованная из крепежных пластин 12 и поперечных пластин 30 рама может быть выполнена цельно. Арматурные стержни 10 сварены с торцевыми поверхностями крепежных пластин 12, альтернативно с поперечными пластинами 30. Таким образом, с каждой стороны соединительного узла 4 может осуществляться известным образом двойное соединение винтовой стяжкой, которое обладает описанной выше гибкостью.
На фиг.8 показан вертикальный соединительный узел 4 с принципиально похожим принципом действия, но отличающийся в деталях конструкцией соединительных элементов 6. В частности, здесь два арматурных стержня 10 с концевой стороны сварены с образованной из четырех пластин 32 рамы прямоугольной рамой. На обращенной к арматурным стержням 10 внутренней стороне прямоугольной рамы снабженная центральной выемкой 34 анкерная пластина 36 приварена к пластинам 32 рамы. Размер диаметра выемки 34 выбран таким образом, чтобы называемая также анкерным болтом шпилька 38 могла продеваться с определенным зазором, то есть с образованием кольцевого зазора. Анкерная гайка 40 служит для упрочнения и фиксации соединения, созданного с ответным элементом соседнего стенового модуля 2, которое там также фиксируется посредством соответствующей, пронизанной шпилькой 38 анкерной пластины 36. Различие по гнездовому и штыревому принципу соединения при этом не является обязательно необходимым, но может быть, конечно, предусмотрено в альтернативном исполнении. Альтернативно здесь снова могут также применяться зажимные втулки или тому подобное для соединения друг с другом противоположных концов шпилек 38 соседних стеновых модулей 2.
Опять важно, чтобы вертикальное соединение, точно так же, как и горизонтальное соединение, допускало известную гибкость перпендикулярно продольному направлению арматурных стержней 10, составляющую по меньшей мере 2 миллиметра, предпочтительно по меньшей мере 5 миллиметров свободного пространства для юстировки.
Во всех случаях нагрузки сдвига, растяжения и среза надежно отводятся и передаются через арматурные стержни 10, залитые в совокупности в виде правильной, прямоугольной решетки в бетон элемента 8 стены.
Все конструктивные элементы и компоненты, которые на фигурах состоят из сваренных друг с другом отдельных конструктивных элементов (сварные швы 42), в альтернативном варианте осуществления могут быть также выполнены цельно, например, литыми или изготовленными путем холодной или горячей обработки давлением.
Описанные ниже типы соединителей могут устанавливаться вместо соединителей, изображенных и описанных на фиг.1-11, названными там «соединительными элементами», и частично или полностью заменять их или же разнообразным образом комбинироваться или взаимодействовать с ними.
На фиг.12-30 более подробно с помощью чертежей поясняются несколько примеров осуществления предлагаемой изобретением соединительной системы для стеновых модулей железобетонной сборной конструкции.
Для всех следующих примеров справедливо: здание выполняется в виде монолитной конструкции из сборных элементов или, соответственно, предварительно изготовленных модулей из железобетона в виде стеновых, потолочных, угловых элементов и тому подобных, ниже коротко объединенных под термином «стеновой модуль», при этом термин «стеновой элемент» используется синонимично. Соединения между предварительно изготовленными элементами осуществляются с помощью специальных соединителей (англ. connector) или, соответственно, соединительных систем на базе резьбовых сопряжений. Предварительно изготовленные стеновые модули могут практически произвольно комбинироваться между собой.
Резьбовые соединения выполняют требования к циклическим переменным нагрузкам при сейсмическом воздействии или при сравнимых природных явлениях, а также при чрезвычайных нагрузках, например взрывах или ударных нагрузках.
Участок стены, состоящий из трех однотипных, прямоугольных стеновых модулей 2, в качестве примера изображен на фиг.12 в перспективе.
1. Резьбовое соединение типа «U-образный держатель»
Между сборными элементами, выполненными, в частности, в виде железобетонных элементов, располагаются сплошные, т.е. предпочтительно распространяющиеся по всей длине кромок одного или нескольких элементов U-образные держатели, которые соответственно промежуткам арматурной решетки снабжены прорезями/продолговатыми отверстиями. Для компенсации допусков они имеют избыточный размер по сравнению с продетыми резьбовыми сопряжениями арматурных стержней.
Толщина U-образных держателей должна составлять по меньшей мере 20 мм, рекомендуются 25 мм. Привязка к бетонным элементам происходит с помощью гаек, которые навертываются на выступающие, снабженные с одной стороны соответствующей резьбой арматурные стержни или прутки.
Так как продолговатые отверстия в U-образных держателях для компенсации допусков должны иметь значительный избыточный размер по сравнению с резьбовыми сопряжениями, целесообразны подкладные шайбы или винты/гайки со снятым буртиком, для обеспечения достаточной контактной поверхности.
U-образные держатели вдвигаются под соединители и привертываются.
Этот тип соединения наглядно поясняется на фиг.13 и фиг.14.
При этом на фиг.13 показано сечение вертикально ориентированного стенового модуля 2, здесь снабженного соответствующей облицовочной оболочкой 1003. На верхней кромке и нижней кромке стенового модуля 2 видны U-образные держатели, посредством которых осуществляется соединение с не изображенными здесь граничащими стеновыми модулями. U-образные держатели прилегают каждый своими полками 1006 к кромочным поверхностям предусмотренных стеновых модулей и образуют известным образом распорки между соседними стеновыми модулями. Для надежного соединения между U-образным держателями 1004 и стеновым модулем 2 выдающиеся из стенового элемента, снабженные там наружной резьбой концы (резьбовые сопряжения) арматурных стержней 10 продеты через соответствующие продолговатые отверстия в полке U-образного держателя и зафиксированы каждый навернутой снаружи контргайкой 1010.
Размер отверстий/продолговатых отверстий в полках 1006 U-образных держателей 1004, через которые проведены концы арматурных стержней 10, в диаметре выбран с избытком так, что арматурные стержни при ослабленных контргайках 1010 имеют соответствующий зазор, предпочтительно по меньшей мере 5 мм в каждом направлении.
Арматурные стержни 10 пронизывают предпочтительно в каждом случае весь стеновой модуль 2 от края до края или, соответственно, от места сопряжения до места сопряжения. Это значит, каждый арматурный стержень 10 имеет на каждом из двух своих концов соединитель описанного выше рода, который взаимодействует с предусмотренным соединителем граничащего стенового модуля. Оба соединителя на противоположных концах арматурного стержня 10 предпочтительно однотипны и имеют одинаковые размеры. Соответствующее относится также к описанным ниже другим типам соединителей.
На фиг.14 показано созданное таким образом соединение между двумя стеновыми модулями на виде сверху. От самих стеновых модулей на этом упрощенном изображении видны только горизонтальные арматурные стержни 10.
При соответственно выполненной арматурной сетке как вертикальные, так и горизонтальные соединители между граничащими стеновыми модулями могут изготавливаться таким образом.
2. Резьбовое соединение типа «короб»
Описанное ниже резьбовое соединение типа «короб» также подходит как для горизонтальных, так и для вертикальных соединителей.
Этот тип соединения пояснен с помощью фиг.15 - фиг.18.
При этом на фиг.15 в левой половине чертежа показан вид в перспективе арматурной сетки 1012 прямоугольного стенового модуля 2 с присоединенными с каждой концевой стороны к арматурным стержням 10 коробами 1014. В правой половине чертежа изображен стеновой модуль 2 в состоянии отгрузки с нанесенной бетонной заливочной массой. Каждый из коробов 1014 при стыковании стеновых модулей 2 соединяется с соответствующим коробом 1014 соседнего стенового модуля 2 посредством резьбового соединения.
На фиг.16 показано продольное сечение комбинации короб-короб, соединенных друг с другом таким образом, в месте соединения двух стеновых модулей 2.
На фиг.17 и фиг.18 показаны два поперечных сечения, соответственно отмеченных на фиг.16 римскими цифрами.
На обращенной к стеновому модулю 2 стороне каждый короб 1014 присоединен к концу арматурного стержня 10 и зафиксирован. Это осуществляется посредством так называемого соединения 1016 с помощью резьбовой муфты ЛЕНТОН или похожим образом. Для этого конически сужающийся, снабженный наружной резьбой конец арматурного стержня 10 ввернут в выполненную в комплементарной форме резьбовую втулку 1018 или, соответственно, резьбовую муфту, которая является неотъемлемой составной частью короба 1014.
Соединение двух коробов 1014 однотипной конструкции между собой осуществляется посредством внутреннего соединительного пальца 1020, который на каждом из двух концов снабжен наружной резьбой и пронизывает соответствующий канал 1022 пальца. Навернутые контргайки 1024 воздействуют каждая через промежуточную анкерную пластину 1026 на ограничивающую канал 1022 пальца кольцевую втулку 1028 соответствующего короба 1014 и таким образом фиксируют систему. Кольцеобразная торцевая поверхность 1030 каждой кольцевой втулки 1028 образует при этом действующую в качестве упора контактную поверхность для анкерной пластины 1026, выполненной в виде прорезной подкладной шайбы. При этом кольцевые втулки 1028 двух коробов 1014 и вместе с тем оба короба 1014 в совокупности в стянутом состоянии прочно прижимаются друг к другу.
Так как, во-первых, внутренний диаметр канала 1022 пальца больше, чем наружный диаметр соединительного пальца 1020, во-вторых, каждая анкерная пластина 1026 внутри образованного стенками короба 1014 ограниченного объема обладает достаточным свободным пространством для движения, и, наконец, также имеется еще достаточно большой осевой зазор между каждой контргайкой 1024 и противолежащей ей резьбовой втулкой/резьбовой муфтой 1018, создается соединение, очень хорошо поддающееся адаптации. Имеющееся при еще не затянутых контргайках 1024 свободное пространство для движения во всех трех пространственных направлениях составляет при этом предпочтительно по меньшей мере 5 мм.
3. Резьбовое соединение типа «ограничитель»
Другой тип соединения, подходящий также как для горизонтальных, так и для вертикальных соединений, проиллюстрирован на фиг.19 - фиг.25.
При этом на фиг.21 изображен один отдельный соединитель в перспективе, а на фиг.22 - на виде сверху. На фиг.23 - фиг.25 показаны разные сечения отдельных компонентов соединителя.
При этом виде соединения каждый арматурный стержень 10 стенового модуля 2 с концевой стороны закреплен в называемой также ограничителем оконечной пластине 1034. Это может осуществляться, в частности, путем привертывания, например, с применением соединения с помощью резьбовой муфты ЛЕНТОН или тому подобного, при этом резьбовая втулка 1036 или, соответственно, резьбовая муфта с геометрическим замыканием вставлена в соответствующее сверление через оконечную пластину 1034 и зафиксирована (см. фиг.24).
Соединение двух оконечных пластин 1034 осуществляется, в свою очередь, посредством резьбовых пальцев 1038, которые пронизывают соответствующие сверления в оконечных пластинах 1034 и зафиксированы гайками 1040. Соответственно просверленные стальные пластины 1042 между гайками 1040 и оконечными пластинами 1034 действуют известным образом в качестве подкладных шайб.
В этом примере осуществления предусмотрены два резьбовых пальца 1038, расположенных симметрично и параллельно центральной оси арматурного стержня 10.
И здесь снова является важной хорошая способность к адаптации соединения для подгонки к неизбежным допускам изготовления или, соответственно, неточностям размеров, а также неточностям выравнивания при монтаже. По этой причине внутренний диаметр пронизанных резьбовыми пальцами 1038 сверлений в оконечных пластинах 1034 больше, чем наружный диаметр каждого резьбового пальца 1038 так, что при отсоединенных или, соответственно, ослабленных гайках 1040 обеспечивается желаемая свобода движения (другими словами: зазор) предпочтительно более 5 мм во всех направлениях. Это следует, например, из фиг.24 и фиг.25.
Размер длины резьбовых пальцев 1038 целесообразным образом выбран так, что в окончательно смонтированном состоянии остается значительный зазор между двумя соединенными друг с другом оконечными пластинами 1034. Такого рода зазоры при окончательной отделке состоящего из стеновых модулей 2 здания предпочтительно заливаются наполнительной массой, например мелкозернистым бетоном или строительным раствором. Это относится по смыслу также к зазорам, швам и промежуткам в местах стыков соседних стеновых модулей при других описанных здесь типах соединений.
Расстояние между соседними, параллельными арматурными стержнями 10 арматурной решетки 1012, которую можно видеть на фиг.20, составляет обычно порядка 200 мм. Это значение приблизительно должно также ложиться в основу других описанных здесь вариантов соединения, при этом, разумеется, в зависимости от случая применения, возможны значительные отклонения. Характерное значение диаметра резьбовых пальцев 1038 составляет порядка 20 мм или больше.
4. Резьбовое соединение типа «захват I»
Это соединение обладает определенным сходством с резьбовым соединением типа «U-образный держатель». Привертывание арматурных стержней осуществляется не с помощью муфт, а на концы арматурных стержней навертываются металлические захваты, которые обеспечивают полный стык. Кроме того, на U-образный держатель навертывается металлическая пластина, которая дополняет профиль держателя до замкнутого прямоугольного кольца. Шов между стеновыми модулями целесообразным образом снова заливается.
Это наглядно изображено на фиг.26 в перспективе и на фиг.27 в сечении.
На фиг.27 виден соединенный с соответствующим арматурным стержнем 10 металлический захват 1046. Он выполнен цельно и имеет навернутую на арматурный стержень 10 резьбовую втулку 1048 и расположенную под прямым углом к ней, отстоящую сбоку крепежную полку 1050. Конец арматурного стержня 10, снабженный резьбовой втулкой 1048, проведен через выполненное со значительным зазором сверление в полке 1052 U-образного держателя 1054 так, что крепежная полка 1050 металлического захвата 1046 закреплена внутри U-образного держателя 1054. Навернутая на U-образный держатель 1054 металлическая пластина 1058 замыкает U-образный профиль с получением короба.
Аналогично соединению типа «U-образный держатель», расположенный между двумя соединенными друг с другом стеновыми модулями 2 короб распространяется предпочтительно по всей длине их кромок.
5. Резьбовое соединение типа «захват II»
При этом типе соединения, аналогично соединению типа «захват I», арматурные стержни 10 с одной стороны снабжены навернутыми металлическими захватами 1060. В отличие от этого, U-образная скоба 1062 распространяется не по нескольким или всем сопряжениям одной боковой кромки каждого стенового модуля 2, а только по самим соединителям. Фиксация осуществляется с помощью проходящих перпендикулярно продольной оси арматурных стержней 10 винтов 1064, как изображено на фиг.28 в перспективе и на фиг.29 в сечении.
6. Соединение с помощью двухголовочных анкеров
Наконец, альтернативно или дополнительно к описанным до сих пор типам соединений в качестве соединительных средств могут применяться так называемые двухголовочные анкеры, которые вставляются в соответствующие углубления в стеновых модулях. Тем самым обеспечивается возможность передачи растягивающих усилий для соответствующего стенового шва.
Соединительная система наглядно поясняется на фиг.30 с помощью сечения двух соединенных друг с другом стеновых модулей 2. В этом примере два расположенных под прямым углом друг к другу двухголовочных анкера 1070 скомбинированы с получением анкерной крестовины 1072. В частности, эти два двухголовочных анкера 1070 могут быть жестко соединены друг с другом в точке перекрещивания анкерной крестовины 1072. Анкерная крестовина 1072 может быть также цельно литой. Разумеется, альтернативно могут также применяться простые двухголовочные анкеры 1070.
Каждый двухголовочный анкер 1070 имеет две утолщенные, радиально отстоящие головки 1074, которые цельно выполнены с концевой стороны на анкерном прутке 1076 и которые зафиксированы в соответствующих углублениях или пазах каждого предусмотренного стенового модуля 2 с геометрическим замыканием. После монтажа эти углубления целесообразным образом заливаются наполнительной массой, например, строительным раствором или легким бетоном.
Список ссылочных обозначений
2 Стеновой модуль
4 Соединительный узел
6 Соединительный элемент
8 Элемент стены
10 Арматурный стержень
12 Крепежная пластина
14 Скобообразный элемент
16 Основная пластина
18 Пластина полки
20 Шпилька
22 Паз
24 Кромка паза
26 Втулка
28 Контргайка
30 Поперечная пластина
32 Пластина рамы
34 Выемка
36 Анкерная пластина
38 Шпилька
40 Анкерная гайка
42 Сварной шов
1003 Облицовочная оболочка
1004 U-образный держатель
1016 Полка
1008 Арматурный стержень
1010 Контргайка
1012 Арматурная сетка
1014 Короб
1016 Соединение с помощью резьбовой муфты
1018 Резьбовая втулка
1020 Соединительный палец
1022 Канал пальца
1024 Контргайка
1026 Анкерная пластина
1028 Кольцевая втулка
1030 Торцевая поверхность
1034 Оконечная пластина
1036 Резьбовая втулка
1038 Резьбовой палец
1040 Гайка
1042 Стальная пластина
1046 Металлический захват
1048 Резьбовая втулка
1050 Крепежная полка
1052 Полка
1054 U-образный держатель
1058 Металлическая пластина
1060 Металлический захват
1062 U-образная скоба
1064 Винт
1070 Двухголовочный анкер
1072 Анкерная крестовина
1074 Головка
1076 Анкерный пруток.