КОННЕКТОР

Область техники
Изобретение относится к области наземного строительства, конкретно к соединительным элементам, специально предназначенным для заделки своими концами в бетон или каменную кладку, а именно к коннекторам.
Уровень техники
Известны коннекторы, содержащие несущий стержень, концевые части которого служат для закрепления в стенках строительной конструкции (трехслойной панели) с внутренним слоем утеплителя 1. Такие коннекторы обеспечивают необходимую жесткость строительной конструкции, но не обладают высокой надежностью.
Известен коннектор, содержащий несущий стержень, концевые части которого служат для закрепления в стенках строительной конструкции (трехслойной панели) с внутренним слоем утеплителя и защитную оболочку срединной части стержня 2.
По количеству общих признаков и достигаемому результату данное решение наиболее близко к заявляемому и выбрано в качестве его прототипа.
Недостаток коннектора-прототипа проявляется в низкой надежности при возникновении пожара и горении органосодержащего утеплителя, являющегося внутренним слоем строительной конструкции. Так, если в качестве примера взять трехслойную панель длиной 6 м и шириной 3 м, при толщине слоя органосодержащего утеплителя, например вспученного полистирола, равной 0,15м, и плотности материала 50 кг-м имеем 135 кг высококалорийного топлива внутри панели. При горении этого топлива выделяется КОННЕКТОР
количество теплоты, достаточное для недопустимого ослабления несущих стержней коннектора и соответственно разрушения конструкции, в том числе и до эвакуации людей из горящего здания.
Задачей предполагаемого изобретения является разработка коннектора с существенно более высокой надежностью функционирования в условиях возникновения пожара и горении органосодержащего утеплителя, являющегося внутренним слоем строительной конструкции.
Задача решается тем, что в коннекторе, содержащем несущий стержень, концевые части которого служат для закрепления в стенках строительной конструкции (трехслойной панели) с внутренним слоем утеплителя и защитную оболочку срединной части стержня, защитная оболочка или, по крайней мере, ее наружный слой выполнен из пористого неорганического материала.
Для более надежного функционирования коннектора в стенках строительной конструкции в условиях пожара защитная оболочка по краям должна быть утолщена. Для снижения температуры несущего стержня защитная оболочка должна содержать газовыделяющий при нагревании материал.
Предложенная совокупность признаков ограничительной и отличительной частей формулы изобретения необходима и достаточна для решения поставленной задачи. Она и только она обеспечивает надежность функционирования коннектора в условиях пожара за счет совокупного влияния трех факторов:
1)уменьшения температуры несущего стержня;
2)улучшения деформативных свойств при огневом воздействии за счет использования пористого материала;
3)экранирования контактной зоны материала стенки строительной конструкции и несущего стержня коннектора от огневого
воздействия, а следовательно и увеличения по сравнению с прототипом надежности закрепления концевых частей коннектора в стенках строительной конструкции. Если защитная оболочка по краям утолщена, в частности в продольном сечении имеет Н-образную форму, эффективность экранирования контактной зоны повышается, а наличие в защитной оболочке газовыделяющего при нагревании материала препятствует омыванию пламенными струями срединной части коннектора.
Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критериям новизны и существенности отличий и отвечает изобретательскому уровню.
В качестве пористого неорганического материала могут быть взяты асбест, вспученный вермикулит, керамический легковес, отформованная трубка из минерального волокна, причем для повышения водостойкости оболочки как она, так и весь коннектор могут быть покрыты лаком или любым полимером, обеспечивающим закрытие пор и капилляров. В качестве газовыделяющего при нагревании материала может быть взят мел (химическая формула СаСоз, при нагревании вследствие диссоциации выделяется газ COg). Также могут быть взяты и материалы с химическими соединениями в кристаллогидратной форме, например алюмокалиевые квасцы (химическая формула А1K(S04)2 12НгО; при нагревании вследствие дегидратации выделяется вода в виде пара) или бетон, также представляющий собой продукт гидратации цемента. И диссоциация и дегидратация обеспечивают уменьшение температуры несущего стержня коннектора как за счет затраты тепловой энергии на эти процессы, так и за счет оттеснения пламенных струй выделяющимся газом (паром). Поскольку коннектор должен быть прочным, долговечным и малотеплопроводным, несущий стержень
может быть выполнен как из стали, так и из армированного полимера, причем, коннектор из металла, как правило, круглого сечения, а коннектор из полимерминерального композита может быть круглым, прямоугольным и иметь любую форму по сечению.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен заявляемый коннектор. На фиг. 2 - коннектор с утолщенной по краям защитной оболочкой.
Позиции на чертеже обозначают: несущий стержень коннектора, состоящий из срединной части - 1 и концевых частей - 2 и 3; защитная оболочка стержня - 4; защитное от коррозии покрытие - 5; первая стенка строительной конструкции - 6; вторая стенка строительной конструкции - 7; органосодержащий утеплитель 8.
Коннектор содержит несущий стержень, состоящий из срединной части 1 и концевых частей 2 и 3, служащих для закрепления в первой 6 и второй 7 стенках строительной конструкции (трехслойной панели) с внутренним слоем утеплителя 8. Несущий стержень выполнен из металла или армированного пластика. Срединная часть 1 несущего стержня для защиты от огня снабжена оболочкой 4. Для удобства монтажа защитная оболочка срединной части коннектора может быть выполнена составной с возможностью охвата срединной части несущего коннектора. В случае выполнения несущего стержня из некоррозионностойкой стали целесообразно выполнение покрытия 5.
Пример конкретного выполнения 1.
Коннектор (фиг. 1) изготовлен из стали общего назначения. Диаметр срединной части 1 несущего стержня коннектора 0,005 м. Концевые части 2, 3 имееют форму ласточкина хвоста, что обеспечивает необходимую надежность их закрепления в стенках б, 7 строительной конструкции. Они выполнены фрезерованием. Защитное покрытие 5 выполнено путем нанесения на стержень кремнийорганического лака и его тепловой обработки. Оно препятствует проникновению влаги на поверхность стали.
Пример конкретного выпонения 2.
Согласно фиг. 2 чертежа коннектор содержит несущий стержень, состоящий из срединной части 1 и концевых частей 2 и 3, служащих для закрепления в первой 6 и второй 7 стенках строительной конструкции (трехслойной панели) с внутренним слоем 8 утеплителя. В данном примере несущий стержень выполнен из армированного стеклопластика. Оболочка 4 выполнена из вспученного вермикулита и по своим концам утолщена (имеет Н-образную форму).
Пример конкретного выполнения 3.
В данной форме реализации защитная оболочка 4, выполненная в соответствии с фиг. 2, снаружи имеет меловую обмазку, т.е. содержит газовыделяющий при нагревании материал (вследствие диссоциации СаСОз). Внешний газовыделяющий при нагревании слой может быть выполнен в виде отдельного покрытия или получен путем пропитки наружного слоя оболочки любым материалом со свойствами газовыделения при нагревании.
Пример конкретного выполнения 4.
В данной форме реализации оболочка 4, имеющая форму в соответствии с фиг. 2. выполнена из пенобетона. Для устранения его влагонасыщения в процессе эксплуатации строительного объекта она защищена слоем кремнийорганического лака. Такая защита может быть осуществлена и для других форм реализации заявляемого коннектора. В данном примере пенобетон выполняет как
функцию теплозащиты вследствие его малой плотности, так и функцию газовыделителя при нагревании вследствие того, что активные компоненты его матариала (алит, белит и т.д.) при затворении водой образуют кристаллогидраты.
Пример конкретного выполнения 5.
В данной форме реализации, в отличие от примера 4 защитная оболочка 4 из пенобетона отформована в виде отдельных частей, соединение которых на несущем стержне может быть осуществлено строительным раствором или непоказанными на чертеже крепежными элементами. Такое выполнение может быть осуществлено и для других форм реализации заявляемого коннектора.
Промышленная применимость и функционирование коннектора.
Предлагаемое техническое решение может быть реализовано с помощью обычного технологического оборудования и применено в практике стройиндустрии и наземного строительства в рамках общепринятых технологий строительства.
При сооружении зданий, когда строительная конструкция представлена в виде внутренней и наружной стенок из керамического кирпича с заполнением межстенового пространства органическим утеплителем, предпочтительно использовать в силу большей его простоты первый вариант выполнения предлагаемого коннектора. При выполнении кладки в заданных точках размещают в кладочном растворе концевые части коннектора во внутренней и наружной стенках. Далее межстеночное пространство по одной из известных технологий заполняют полимерным материалом, выполняющим функции эффективного утеплителя. В обычных условиях эксплуатации строительного сооружения функциональную роль выполняет лишь несущий стержень коннектора, обеспечивающий необходимую устойчивость строительной конструкции. В случае возникновения пожара при огневом воздействии на коннектор, связанным с возгоранием органического утеплителя, решающую роль начинает играть защитная оболочка 4, предотвращая недопустимый перегрев несущего стержня коннектора и, соответственно, обеспечивая выполнение им функции гибкой связи стенок 6 и 7.
Расчет и эксперимент, выполненные в НИИ строительных материалов при Томском государственном архитектурно-строительном университете показывают, что при использовании предложенного коннектора можно не только эвакуировать людей в случае возникновения пожара, но и в дальнейшем восстановить теплозащитные свойства конструкции с выгоревшим утеплителем путем закачки в ее межстеночное пространство через предварительно выполненные временные технологические отверстия вспенивающегося полиуретана или подобного ему вещества. При этом для восстановления свойств коннектора используется защитная оболочка срединной части стержня, выполненная составной (например в виде двух полуколец, которые закрепляют на несущем стержне через временные технические отверстия). При выполнении кладки из силикатного кирпича или изготовлении бетонной панели с внутренним слоем органического утеплителя целесообразно использовать коннектор по второму варианту реализации предложенного технического решения. Это обусловлено тем, что как силикатный кирпич, так и бетон обладают меньшей температурной стойкостью и необходимо в большей степени защитить от теплового воздействия при пожаре наиболее ответственную в конструкции зону - зону контакта стенок 6, 7 и концевых частей 2, 3 несущего стержня коннектора.
Наличие в защитной оболочке или ее наружных слоях газовыделяющего материала целесообразно для всех случаев использования предложенного коннектора.