СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ УСТАНОВКИ МЕЖДУ КОНСТРУКТИВНЫМИ МОДУЛЯМИ
CONNECTION ELEMENT FOR INSTALLATION BETWEEN STRUCTURAL MODULES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к конструктивному соединительному элементу, предназначенному в особенности для передачи нагрузок между модулями, которые предпочтительно заранее изготавливают из железобетона, при этом конструктивный соединительный элемент выполнен из материала, который при определенных условиях эксплуатации позволяет изготовить легко устанавливаемые, гибкие, надежные и прочные соединения, а указанный конструктивный соединительный элемент позволяет возводить здания значительной высоты при штабелировании указанных предварительно изготовленных модулей.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны модульные предварительно изготавливаемые бетонные элементы для строительства жилых домов.
Как правило, такие элементы располагают рядом и укладывают в штабель для формирования многоэтажных зданий.
Из конструктивных соображений существует необходимость в обеспечении вертикальных и горизонтальных соединений между элементами, смежными соответственно в вертикальном и горизонтальном направлениях.
Согласно одному известному решению для формирования жестких соединений между смежными элементами используют жесткие соединительные элементы, как правило изготовленные из стали.
Однако жесткость таких соединений ведет к формированию негибких структур, ограниченных в противодействии сейсмическим усилиям, которые зависят от размеров зданий, построенных путем штабелирования предварительно изготовленных модулей.
Согласно другому известному решению в указанных соединительных элементах используют материал с эластичными характеристиками, который придает зданию некоторую степень гибкости, которая позволяет ему поглощать вибрации и уменьшать максимальные напряжения, создаваемые горизонтальными усилиями. Кроме того, использование данного решения позволяет предотвратить передачу акустических колебаний.
Примером такого материала является неопрен, который с механической точки зрения имеет подходящие эластичные свойства.
Однако данное решение имеет ряд недостатков, а именно: неопрен является органическим материалом, он имеет низкую непостоянную износостойкость. Это значит, что соединительные элементы, которые со временем разрушаются, необходимо периодически менять. В случае открытых или доступных соединений это может представлять собой небольшую проблему, но в случае соединений между модулями, уложенными в штабель, проблема становится более значительной, поскольку для замены неопрена необходимо разбирать модули из штабеля.
Кроме того, неопрен также имеет конструктивные недостатки, например, связанные с необходимостью выравнивания указанных соединений. Для осуществления выравнивания, вследствие максимально допустимых сжимающих усилий для неопрена, требуется с большой точностью выравнивать значительные контактные поверхности для исключения участков с большими нагрузками. Обычно такое выравнивание осуществляют с использованием строительного раствора, что добавляет в процесс сборки дополнительные этапы, сильно увеличивая сроки и затраты на строительство, что в данном случае является решающим, поскольку при возведении конструкций из предварительно изготовленных модулей эти два критерия являются основными.
Кроме того, вследствие вышеуказанного возникает необходимость наличия опор большой площади, что может вызывать трудности, связанные с подгонкой модулей к этим опорам, поскольку задействуется большая внешняя поверхность указанных опор.
Четвертый недостаток неопрена заключается в нехватке текущих знаний о том, как он ведет себя при передаче вибраций, что мешает оптимизации соединений между модулями и, следовательно, мешает точному прогнозированию акустической реакции на складывание в штабели при использовании большого количества элементов.
Указанные известные примеры описаны в ЕР 1700964 А2.
Таким образом, очевидно, что в строительном секторе и, в частности, особенно секторе, в котором используются предварительно изготовленные модули, существует потребность в соединительных элементах, лишенных вышеуказанных недостатков.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно настоящему изобретению предложен соединительный элемент, который лишен недостатков уровня техники, имеющий другие характеристики и преимущества, которые будут рассмотрены ниже.
Гибкий конструктивный соединительный элемент для установки между смежными частями конструкции для передачи вертикальных или горизонтальных нагрузок отличается тем, что он содержит по меньшей мере одно тело, которое изготовлено из скрученных и сжатых стальных прядей, предпочтительно из нержавеющей стали или оцинкованной стали, которое выдерживает вертикальные или горизонтальные нагрузки, передаваемые между смежными модулями, и в котором кривая зависимости деформации от напряжения указанных скрученных и сжатых стальных прядей имеет пологую наклонную зону и крутую наклонную зону, причем указанное тело используется на участке в крутой наклонной зоне указанной кривой.
Данный материал, используемый в настоящее время в качестве антивибрационной опоры для тяжелых машин, имеет такие характеристики, которые позволяют использовать его в строительном секторе, и в частности, для строительства зданий из предварительно изготовленных модулей, более конкретно, для железобетонных зданий. Эти характеристики рассмотрены ниже.
Данный материал отличается такой кривой зависимости деформации от напряжения, которая делает его подходящим для использования в процессе штабелирования и для поддержки больших нагрузок как статических, так и динамических. Данный материал отличается кривой зависимости деформации от напряжения (напряжение σ по оси у и деформация δ по оси х), которая изображена на фиг.1 и на которой можно выделить две характерные зоны. Первая зона А (расположена под линией напряжения VV' и слева от линии деформации WW'), в которой наклон более пологий, и вторая зона В (расположена над линией напряжения VV' и справа от линии деформации WW'), в которой наклон существенно круче. Первая зона соответствует более эластичной характеристике материала, в которой благодаря большому объему воздуха материал сильно деформируется под действием первичных нагрузок. Во второй зоне элемент уже сильно уплотнен и, соответственно, мало перемещается под действием чрезмерной нагрузки. Следовательно, в процессе сборки высокая эластичность позволяет материалу сильно деформироваться, так что материал действует как первичный поглотитель неровностей бетона, так что не требуется этап незначительного выравнивания. Согласно изобретению материал, из которого изготовлено указанное тело, которое выполняет функцию передачи напряжений, выполнено с возможностью функционирования (при его расположении между двумя смежными уложенными в штабель модулями) в зоне с большим наклоном, т.е. в зоне на графике деформации и напряжения, в которой большие силы вызывают только небольшое перемещение. Следовательно, в случае землетрясения или любого воздействия, которое приводит к значительному увеличению напряжений, данный материал будет незначительно перемещаться и, следовательно, обеспечивать устойчивость здания, в частности, благодаря тому, что не меняется его относительное положение между смежными модулями.
Вышеуказанное разделение кривой зависимости деформации от напряжения может быть получено приблизительно путем разделения ее на две зоны, которые находятся по обе стороны от значения деформации, соответствующей пересечению оси х с касательной к кривой для больших значений напряжения и деформации.
Благодаря широкому использованию данного материала в машиностроении очень хорошо изучено его поведение в любых рабочих условиях, в частности, под действием статических сил и вибраций. В случае многоэтажных строительных конструкций, полученных штабелированием модулей, в частности предварительно изготовленных модулей, моделирование реакции конструкции является обязательным для получения оптимальных размеров, без этого невозможно построить здания большой высоты. Такое моделирование и прогнозирование динамических нагрузок, в частности возникающих по причине землетрясений, возможно только тогда, когда хорошо известна реакция рассматриваемых при моделировании материалов, как в случае со скрученной сжатой сталью.
Предпочтительно, вышеуказанное тело ограничено двумя соосными цилиндрами и двумя плоскостями, перпендикулярными оси указанных цилиндров. Известно, такая форма является оптимальной для использования в механизмах, поскольку она обеспечивает радиальное растяжение материала в обоих направлениях и, следовательно, может работать под действием больших нагрузок. С этой целью тело может быть расположено на круглом стальном основании с бортиком по периметру для установки указанного тела. Указанное основание расположено на верхней поверхности модуля, и тело установлено в нем таким образом, что указанный соединительный элемент может центрироваться в заданном положении.
Преимущественно, соединительный элемент согласно настоящему изобретению содержит две соосные цилиндрические части разного диаметра, между которыми сформирована полость, в которой размещено по меньшей мере одно тело, предпочтительно до четырех или шести тел, внутренняя часть элемента выполнена с возможностью приема установочного элемента, нижняя часть которого устанавливается в первый нижний модуль, а вешняя часть элемента выполнена с возможностью установки в модуль, расположенный непосредственно над первым нижним модулем, таким образом указанное тело передает поперечные усилия между указанными цилиндрическими частями и, следовательно, между указанным первым нижним модулем и указанным вторым модулем, расположенным непосредственно над первым нижним модулем.
Таким образом, установочный соединительный элемент может передавать горизонтальные напряжения в любом направлении. Кроме того, для обеспечения точной установки соединительного элемента установочный конец, который обычно является цельным, имеет продолговатую форму и установлен в нижнем элементе, должен быть точно установлен в отверстии элемента, расположенного над указанным нижним элементом. Указанная точность обеспечивает возможность получения такого соединения между верхним и нижним элементами, которое позволяет передавать усилия, а не вибрации.
Преимущественно, соединительный элемент согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере одно тело, предпочтительно от четырех до шести указанных тел, расположенных между указанными цилиндрами с одинаковым угловым шагом. Благодаря описанной структуре вибрации поглощаются скрученным стальным материалом. Более конкретно, четыре или шесть тел всегда обеспечивают рабочую часть при сжатии и поглощении сил / напряжений или вибраций.
Предпочтительно, каждая указанная цилиндрическая часть на одном конце содержит крышку по меньшей мере с одним отверстием, так что указанные цилиндрические части могут быть соединены друг с другом при помощи по меньшей мере одного соединительного винта, который позволяет изготавливать предварительно изготовленный элемент совместно с цилиндрической частью большего диаметра, а другую часть элемента присоединять позже. Благодаря такой конфигурации, при необходимости замены какого-либо тела из скрученной стали, соединительный элемент может быть легко демонтирован.
Предпочтительно, соединительный элемент согласно настоящему изобретению содержит две изогнутые пластины, каждая из которых имеет отверстие для присоединения к смежным модулям, указанные отверстия расположены напротив друг друга для размещения соединительного винта и кольцевых прокладок, и отличается тем, что указанное по меньшей мере одно тело расположено по меньшей мере между двумя указанными кольцевыми прокладками с возможностью передачи горизонтальных нагрузок между указанными смежными модулями.
Преимущественно, указанный винт установлен в указанных отверстиях пластин с зазором приблизительно 1 см, что обеспечивает возможность перемещения по глубине и по высоте, которое позволяет исключить дефекты конструкции.
Наконец, соединительный элемент согласно настоящему изобретению содержит два тела, расположенных между двумя парами кольцевых прокладок, по меньшей мере одно из которых расположено между двумя указанными пластинами, а другое тело - на другой стороне одной из пластин, так что элемент может передавать усилия в обе стороны в продольном направлении указанного винта.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания к настоящему описанию прилагаются чертежи, на которых для примера схематично показаны три варианта осуществления изобретения.
На фиг.1 изображена кривая зависимости деформации от напряжения типичной скрученной и сжатой стальной пряди, используемой для изготовления элемента согласно настоящему изобретению.
На фиг.2 изображен перспективный вид тела согласно первому предпочтительному примеру осуществления настоящего изобретения.
На фиг.3 изображен перспективный вид элемента, включающего тело, показанное на фиг.2.
На фиг.4 изображен вертикальный разрез элемента согласно второму предпочтительному примеру осуществления настоящего изобретения.
На фиг.5 изображен горизонтальный разрез элемента, показанного на фиг.4.
На фиг.6 изображен перспективный вид с пространственным разделением деталей элемента, показанного на фиг.4 и 5.
На фиг.7 изображен перспективный вид согласно третьему примеру осуществления настоящего изобретения.
На фиг.8 изображен фронтальный схематический вид комплекта из четырех предварительно изготовленных модулей, на котором показано расположение соединительных элементов согласно настоящему изобретению.
На фиг.9 изображен вид с разрезом, на котором показано расположение соединительного элемента согласно третьему примеру осуществления настоящего изобретения в верхнем модуле, в котором расположен установочный элемент, нижняя часть которого установлена в нижнем предварительно изготовленном модуле.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее следует описание трех предпочтительных примеров осуществления изобретения, среди которых:
1. Соединительный элемент для передачи усилий, в основном, вертикальных усилий между двумя смежными в вертикальном направлении модулями.
2. Установочный соединительный элемент, который может передавать усилия в горизонтальном направлении между двумя смежными в вертикальном направлении модулями.
3. Соединительный элемент для передачи поперечных (горизонтальных) усилий между двумя смежными в горизонтальном направлении модулями.
Первый предпочтительный пример осуществления
Как показано на фиг.2, согласно первому примеру осуществления изобретения соединительный элемент 1 включает тело, ограниченное двумя соосными цилиндрами 3 и 4 и двумя плоскостями 5 и 6, перпендикулярными оси указанных цилиндров. Для оптимального расположения уложенных в штабель смежных модулей соединительный элемент согласно первому примеру осуществления может иметь стальное круглое основание 7 с бортиком 8 по периметру для установки указанного тела. Такое расположение соединительного элемента 1' между двумя предварительно изготовленными модулями показано на фиг.8.
Второй предпочтительный пример осуществления
Как показано на фиг.4, 5 и 6, согласно второму примеру осуществления изобретения соединительный элемент 1' содержит две соосные цилиндрические части 9 и 10 разного диаметра, между которыми сформирована полость 11, в которой с равным угловым шагом размещены четыре тела 2. В данном примере осуществления использованы четыре тела, хотя конструкция позволяет разместить до шести. Указанные тела 2 по существу имеют форму параллелепипеда, изогнутого по форме цилиндров, которые ограничивают большую наружную поверхность указанных тел, как показано на фиг.6.
В такой конструкции внутренняя часть 9 выполнена с возможностью приема установочного элемента 12, который, как показано на фиг.9, устанавливается своей нижней частью в первый нижний модуль 13, а внешняя часть 10 выполнена с возможностью установки в модуль 14, находящийся непосредственно над первым нижним модулем, так что указанные четыре тела передают поперечные усилия между указанными цилиндрическими частями и, следовательно, между первым нижним модулем 13 и находящимся непосредственно над ним вторым модулем 14.
Согласно второму примеру осуществления каждая указанная цилиндрическая часть на одном конце содержит крышки 15 и 16 по меньшей мере с одним отверстием 17, так что указанные цилиндрические части могут быть соединены друг с другом при помощи по меньшей мере одного соединительного винта, как показано на фиг.4 и 6.
Третий предпочтительный пример осуществления
Согласно еще одному примеру осуществления соединительный элемент 1” содержит две изогнутые пластины 18 и 19, каждая из которых имеет по меньшей мере одно отверстие и выполнена с возможностью крепления к смежным модулям 20, 21 с расположением указанных отверстий напротив друг друга для размещения соединительного винта 22 и кольцевых прокладок 23, как показано на фиг.7. Данный пример осуществления отличается тем, что по меньшей мере одно указанное тело 2а или 2b расположено между по меньшей мере двумя указанными кольцевыми прокладками 23 с возможностью передачи горизонтальной нагрузки между указанными смежными модулями 20 и 21, как показано на фиг.8.
Для обеспечения возможности передачи усилий в обе стороны в продольном направлении указанного винта соединительный элемент может содержать два указанных тела, расположенных между двумя парами кольцевых прокладок, по меньшей мере одно тело 2а находится между указанными двумя пластинами, а другое тело 2b расположено на другой стороне одной из пластин относительно тела 2а.
Таким образом, одновременное использование указанных трех предпочтительных примеров осуществления для строительства здания из предварительно изготовленных элементов обеспечивает возможность получения на этапе проектирования гибкой и предсказуемой реакции конструкции, что позволяет строить многоэтажные здания с высокой конструктивной прочностью.