СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ В ВИДЕ СТОЙКИ

Полезная модель относится к строительству и может быть использована в качестве элемента, работающего на сжатие, например, колонн зданий и сооружений, опор мостов и путепроводов, различных стоек и т.п.
Известен строительный элемент в виде стойки, представляющий собой металлическую трубчатую оболочку с торцевыми пластинами, внутри которой находится бетонное тело с размещенной в нем продольной арматурой, выполненной в виде стержней, сгруппированных в пучки или канаты (см. авт.св. СССР №580292, Е 04 С 3/36).
Недостатком данного элемента является низкая несущая способность за счет того, что бетонное тело и металлическая трубчатая оболочка до начала разрушения работают отдельно, то есть бетонное тело работает в одноосном напряженном состоянии.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является строительный элемент в виде стойки, включающий металлическую предварительно-напряженную трубчатую оболочку с торцевыми пластинами, внутри которой размещены продольная арматура и бетонное тело. При этом продольная арматура выполнена в виде пространственного каркаса (см. свид. РФ на полезную модель №26575, Е 04 С 3/36).
Недостатком известного строительного элемента является низкая несущая способность, так как предварительно-напряженная трубчатая оболочка, обжимая бетонное тело, способствует созданию объемного сжатия только во внешних его слоях. Внутренние же слои, из-за центрального отверстия в бетонном теле, работают в условиях двухосного сжатия, что обуславливает низкую несущую способность.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении несущей способности элемента.
Техническая задача решается тем, что в известном строительном элементе в виде стойки, включающем металлическую предварительно-напряженную трубчатую оболочку с торцевыми пластинами, внутри которой размещены продольная арматура и бетонное тело, согласно изменению, продольная арматура выполнена в виде полой металлической трубы, установленной коаксиально в металлической предварительно-напряженной трубчатой оболочке, а бетонное тело размещено между металлической предварительно-напряженной трубчатой оболочкой и продольной арматурой.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 схематично изображен строительный элемент в виде стойки, продольный разрез;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Строительный элемент 1 (фиг.1, 2) в виде стойки состоит из металлической предварительно-напряженной трубчатой оболочки 2, внутри которой коаксиально ей установлена продольная арматура, выполненная в виде полой металлической трубы 3. Причем металлическая предварительно-напряженная трубчатая оболочка 2 может быть выполнена любой формы, например, круглой, квадратной и т.д. Полая металлическая труба 3 также может иметь любую форму поперечного сечения.
Бетонное тело 4 размещено между металлической предварительно-напряженной трубчатой оболочкой 2 и полой металлической трубой 3.
На торцах строительного элемента 1 жестко закреплены торцевые пластины 5 (фиг.1).
Строительный элемент 1 изготавливают следующим образом.
Предварительно во внутрь вертикально расположенной металлической трубчатой оболочки 2 (фиг.1, 2), к нижнему торцу которой жестко прикреплена торцевая пластина 5, коаксиально устанавливают
направляющий стержень (на рис. не показано). Затем металлическую трубчатую оболочку 2 заполняют бетонной смесью и закрывают ее верхний торец пластиной с отверстием (на рис. не показано), после чего через отверстие по направляющему стержню в нее вводят полую металлическую трубу 3. При этом происходит прессование бетонной смеси с уплотнением ее растворной составляющей за счет уменьшения пористости и отжатия из смеси части воды, не вступившей в реакцию с цементом. Одновременно с этим через бетонную смесь на внутреннюю поверхность металлической трубчатой оболочки 2 передается прессующее давление, что обеспечивает предварительное напряжение последней в поперечном направлении. Все это приводит к значительному повышению прочности строительного элемента 1. Затем из строительного элемента 1 извлекают направляющий стержень и после набора бетонным телом 4 требуемой прочности, пластину с отверстием заменяют на торцевую пластину 5. После чего, строительный элемент 1 в виде стойки готов к использованию.
Таким образом, заявляемый строительный элемент обладает высокой несущей способностью за счет того, что бетонное тело работает в условиях объемного сжатия в процессе нагружения, обеспечивая при этом высокую прочность и большую деформативность.
Для обоснования преимуществ заявляемой конструкции строительного элемента были проведены испытания лабораторных образцов, работающих на сжатие в области случайных эксцентриситетов. Образцы изготавливались цилиндрической формы. Трубчатая оболочка в образцах выполнялась из стальных электросварных труб с наружным диаметром 159 мм и толщиной стенок 5 мм. В качестве продольной арматуры были использованы электросварные трубы с диаметром 32 мм. Высоту образцов изменяли в диапазоне от 600 до 1200 мм.
Предварительно определялись предел текучести и модуль упругости материала металлической трубчатой оболочки, начальный модуль упругости необжатого бетона. Величина предела текучести стали для металлической
5
3
трубчатой оболочки составила 270 МПа, для продольной арматуры - 255 МПа. Начальный модуль упругости стали составил 2,05×10 МПа. Среднее значение начального модуля упругости бетона составило 27,2×10 МПа. В процессе испытаний образцов передача нагрузки осуществлялась на все поперечное сечение.
Результаты испытаний приведены в таблице 1.
Серия образцов
Разрушающая нагрузка, т
Средняя разрушающая нагрузка, т
1-й образец в серии
2-й образец в серии
3-й образец в серии
ЦОС
230
228
235
231
ЦО(прототип)
208
203
210
207
Анализ вышеприведенных результатов позволяет сделать вывод, что несущая способность заявляемого строительного элемента (серия ЦОС) по сравнению с прототипом (серия ЦО) увеличилась на 11-12%.