СТЫК СОСТАВНЫХ ТРУБОБЕТОННЫХ СТЕРЖНЕЙ
JOINT OF COMPOSITE TUBE CONFINED CONCRETE RODS

Изобретение относится к области строительства, а точнее к трубобетонным конструкциям. За последние десятилетия трубобетонные конструкции получили широкое распространение в мостостроении, при возведении высотных зданий, а также в фундаментостроении.
Вместе с тем, конструкции соединения составных трубобетонных стержней до настоящего времени не имеют удовлетворительного решения.
Известна конструкция сопряжения ядра сечения трубобетонных стержней в стыках (А.И.Кикин, Р.С.Санжаровский, В.А.Трулль. Конструкции из стальных труб, заполненных бетоном. М., Стройиздат, 1974, стр.18, рис.11), несмотря на относительно простое конструктивное решение стыка, в представленном соединении трубобетонных стержней не решены вопросы влияния нелинейных деформаций бетона и упругой деформации стальной оболочки, вследствие чего совместную работу бетона и стали не предоставляется возможным обеспечить, что может привести к потере устойчивости составного стержня при сжатии и особенно это может иметь место при нагружении внецентренно-сжатых составных стержней.
Этими же недостатками обладает фланцевый стык трубобетонного стержня (А.И.Кикин, Р.С.Санжировский, В.А.Трулль. Конструкции из стальных труб, заполненных бетоном. М., Стройиздат, 1974, стр.18, рис.12).
Наиболее близкими по технической сущности являются конструктивные решения телескопических стыков труб (А.И.Кикин, Р.С.Санжировский, В.А.Трулль. Конструкции из стальных труб, заполненных бетоном. М., Стройиздат, 1974, стр.19, рис.14).
Однако конструкция телескопических стыков труб эффективна только для труб, не заполненных бетоном. Качественное заполнение бетоном составных стержней, образованных из труб с телескопическими стыками, не имеет технологического решения, а при нагрузке на бетонное ядро возможна не только пластическая деформация, но и продольный сдвиг бетона вдоль внутренней поверхности трубы из-за относительно недостаточной адгезии бетона к металлической поверхности. Кроме того, большое количество сварных швов обуславливает локальный разогрев бетонного ядра с последующей дегидратацией и разрушением бетонного ядра.
Таким образом, при разработке новой конструкции стыка необходимо решить следующие задачи:
- исключить выполнение каких-либо сварных соединений при монтаже составных трубобетонных конструкций;
- уменьшить влияние усадочных явлений в бетоне на работу конструкции;
- исключить продольный сдвиг бетона под нагрузкой.
Указанные задачи решаются при разработке новой конструкции стыка составных трубобетонных стержней.
Во-первых, для того чтобы исключить какое-либо перемещение бетона по внутренней поверхности трубы (продольный сдвиг) под нагрузкой, труба выполняется открытой только с одного конца; а другой конец надежно закрывается. Таким образом, при заполнении трубы, бетон возможно рассматривать как псевдожидкость, помещенную в определенный объем, при этом бетон при заполнении трубы под давлением и вибрацией может быть получен с повышенными физико-механическими свойствами, а твердение бетона в замкнутом объеме при давлении, равном давлению в период эксплуатации конструкции, усадка и ползучесть бетона будет сведена к минимуму.
Для предотвращения обратной ползучести в бетоне после снятия технологических нагрузок при изготовлении конструкции предусмотрена заглушка, положение при формовании бетона фиксируется специальными стопорами. При этом в период эксплуатации конструкции заглушка может перемещаться, передавая нагрузку на бетонное ядро.
Закрытый конец трубы выполнен на некотором относительно небольшом участке с диаметром, равным внутреннему диаметру трубы, к которой труба присоединяется.
Между торцами соединяемых труб оставлен определенный зазор с тем, чтобы эксплуатационная нагрузка передавалась бы только на бетонное ядро, а стенки трубы воспринимали бы только растягивающие напряжения от давления бетона.
Стык трубобетонного стержня закрывается муфтой, которая в процессе монтажа надвигается со стороны присоединяемого стержня. В проектное положение муфта устанавливается и фиксируется перемещением до опорного кольца. При этом внешние диаметры соединяемых труб и внутренний диаметр муфты должны быть подготовлены с соответствующими допусками и чистотой обработки сопрягаемых поверхностей.
Следует отметить, что муфта предназначена также для присоединения каких-либо несущих конструкций к трубобетонной стойке (балки, плиты перекрытий, связи и т.п.).
Крепления конструкций в таком случае можно осуществить не только на болтах, но и на сварных соединениях, поскольку воздействие температуры на бетон будет исключено.
Помимо всего прочего, при возникновении нелинейных деформаций в бетонном ядре возможно скомпенсировать перемещение конструкции за счет перемещения муфты.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг.1 показана принципиальная схема предлагаемой конструкции.
Металлическая труба 1 заполнена бетоном 2, один конец трубы открыт и закрывается перемещающейся под внешним усилием заглушкой 3, положение которой фиксируется стопором 4, с другого конца трубы устанавливается заглушка 5, часть которой фиксируется в трубе 1, а внешняя часть заглушки 5 помещается в открытый конец трубобетонного стержня, к которому пристыковывается конструкция, при этом определенным объемом бетона 2 обеспечивается гарантированный зазор между торцами металлических труб 1, а стык закрывается муфтой 6, положение которой фиксируется опорным кольцом 7.
Учитывая все вышесказанное, необходимо отметить, что задачи, поставленные при разработке новой конструкции стыка трубобетонных стержней, в основном выполнены:
- соединение стержней возможно произвести без применения сварки, что обеспечит гарантию высоких физико-механических свойств бетона ядра непосредственно в стыке, более того, наличие муфты, которой закрывается стык, позволит осуществить локальное усиление металлических труб;
- вследствие того, что твердение уложенного в трубу бетона производится в замкнутом объеме под нагрузкой, равной эксплуатационной нагрузке, прочность бетона будет повышена, а нелинейные деформации будут сведены к минимуму;
- новая конструкция разработанного стыка готовых трубобетонных конструкций позволяет исключить продольный сдвиг бетонного ядра относительно поверхности трубы, поскольку при бетонировании возможно осуществить объемы сжатия бетонного ядра и предварительное растяжение металлической трубы, что обеспечит достаточно высокую адгезию бетона к металлической поверхности.