СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ В ВИДЕ СТОЙКИ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована в сборном и монолитном строительстве в качестве элемента, работающего на внецентренное сжатие, например, колонн зданий и сооружений, опор мостов и путепроводов, мачт и т.п.
Известен высокопрочный железобетонный строительный элемент, работающий на сжатие, содержащий наружную металлическую составную оболочку из прокатных профилей, к торцам которой жестко прикреплены опорные плиты, бетонное ядро с размещенным в нем сердечником. При этом сердечник выполнен в виде продольных стержней, сгруппированных в пучки или канаты (см. авт. св. СССР №580292, Е04С 3/30).
Недостатком данного технического решения является низкая несущая способность за счет того, что бетонное тело элемента работает в одноосном напряженном состоянии, а его металлическая оболочка при этом не имеет предварительного напряжения, в результате чего, уменьшается эффект обоймы, а следовательно, снижается несущая способность элемента.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является строительный элемент в виде стойки, включающий металлическую предварительно-напряженную трубчатую оболочку с торцевыми пластинами, между которыми внутри оболочки размещено бетонное тело с установленной в нем продольной арматурой. При этом продольная арматура выполнена в виде полой металлической трубы, коаксиально установленной в трубчатой оболочке (см. патент РФ №49861, Е04С 3/36).
Недостатком известного элемента является низкая несущая способность за счет того, что продольная арматура, расположенная по оси элемента, воспринимая напряжение с бетонного тела, не обеспечивает передачу усилий вдоль оси элемента при внецентренном сжатии.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении несущей способности при внецентренном сжатии.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в создании объемного напряженного состояния в элементе при одновременном восприятии и перераспределении усилий, возникающих при внецентренном сжатии элемента.
Поставленная задача решается тем, что в известном строительном элементе в виде стойки, включающем металлическую предварительно-напряженную трубчатую оболочку с торцевыми пластинами, между которыми внутри оболочки размещено бетонное тело с установленной в нем продольной арматурой, согласно изменению, продольная арматура имеет форму цилиндрических стержней, поверхность которых внутри трубчатой оболочки выполнена со сплошной винтовой гранью вдоль продольной оси, а концевые цилиндрические участки стержней через отверстия, соосно расположенные в торцевых пластинах, выведены наружу элемента.
При этом концевые цилиндрические участки стержней выполнены с резьбой или с разделанными кромками.
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;
на фиг. 3 - фрагмент строительного элемента с резьбой на концевых участках стержней, с вырезом в перспективе;
на фиг. 4 - фрагмент строительного элемента с разделанными кромками на концевых участках стержней, с вырезом в перспективе.
Строительный элемент в виде стойки состоит из металлической предварительно-напряженной трубчатой оболочки 1 (фиг. 1-4) с торцевыми пластинами 2 (фиг. 1,3,4), между которыми внутри оболочки 1 размещено бетонное тело 3 (фиг. 1-4). При этом трубчатая оболочка 1 в зависимости от особенностей работы данного элемента, например, в виде колонны здания или опоры моста, может иметь различное поперечное сечение, например, круглое, квадратное и т.п. В бетонном теле 3 установлена продольная арматура в виде цилиндрических стержней 4, поверхность которых внутри трубчатой оболочки 1 выполнена со сплошной винтовой гранью 5 (фиг. 3, 4) вдоль их продольной оси, а концевые цилиндрические участки 6 (фиг. 1, 3, 4) стержней 4 через сквозные отверстия 7, соосно расположенные в торцевых пластинах 2, выведены наружу строительного элемента с противоположных его сторон. Концевые цилиндрические участки 6 стержней 4 могут быть выполнены с резьбой 8 (фиг. 3) или с разделанными кромками 9 (фиг. 4). Причем последние, представляют собой выполненные по торцам цилиндрических стержней 4 скошенные грани любой известной формы, например, приведенной в таблице 1 ГОСТ 14098-91 «Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций». Такое конструктивное выполнение концевых цилиндрических участков 6 (фиг. 3, 4) арматурных стержней 4 обеспечивает посредством использования муфт или сварки простоту монтажного соединения строительных элементов между собой или другими элементами конструкции, например, каркаса здания, а также способствует восприятию и перераспределению усилий, возникающих при внецентренном сжатии строительных элементов. Это приводит к повышению несущей способности, как самих строительных элементов, так и возводимых из них плоских и пространственных каркасов. Увеличение площади сцепления продольной арматуры с бетонным телом 3 за счет винтовой грани 5 максимально обеспечивает их совместную работу в элементе.
Количество устанавливаемых в бетонном теле 3 арматурных стержней 4 (фиг. 1-4), диаметр, величина шага и форма сплошной винтовой грани 5, выполненной на их поверхности, определяется расчетным путем с учетом типоразмера, условий работы элемента и усилий, возникающих при его внецентренном сжатии. При этом расчетное минимальное количество стержней 4 заявляемой формы, обеспечивающих повышение несущей способности заявляемого строительного элемента, равно, по меньшей мере, двум.
Строительный элемент в виде стойки изготавливают следующим образом.
Предварительно в металлических торцевых пластинах 2 (фиг. 1, 3, 4) выполняют сквозные отверстия 7 в количестве, соответствующем количеству стержней 4 продольной арматуры, устанавливаемой в бетонном теле 3 элемента. При этом диаметр сквозных отверстий 7, должен обеспечивать свободный проход через них цилиндрических стержней 4 со сплошной винтовой гранью 5. Затем к одной стороне трубчатой оболочки 1 жестко прикрепляют торцевую пластину 2 со сквозными отверстиями 7, а снаружи элемента под каждое сквозное отверстие 7 устанавливают кондуктора (на рис.не показано), так, чтобы они перекрыли эти отверстия, обеспечив герметичность полости трубчатой оболочки 1. После этого трубчатую оболочку 1 устанавливают в вертикальное положение и через верх заполняют бетонной смесью полость оболочки 1 доверху. Жестко крепят к верхнему торцу трубчатой оболочки 1 торцевую пластину 2 так, чтобы ее сквозные отверстия 7 располагались соосно отверстиям 7 нижней торцевой пластины 2. Затем в отверстия 7 верхней торцевой пластины 2 заводят концевые цилиндрические участки 6 стержней 4 и осуществляют одновременное вкручивание их в бетонную смесь винтовой гранью 5 до тех пор, пока верхняя и нижняя поверхности указанной грани 5 каждого стержня 4 не окажется заподлицо соответственно с поверхностью верхней и нижней торцевых пластин 2 и не перекроет сечение сквозных отверстий 7, через которые концевые цилиндрические участки 6 арматурных стержней 4 выведены наружу строительного элемента с противоположных его сторон. Это позволяет обеспечить герметичность полости трубчатой оболочки 1, в результате чего, в процессе изготовления внутри последней происходит прессование бетонной смеси за счет создания избыточного давления в ней при вкручивании продольной арматуры в виде цилиндрических стержней 4 со сплошной винтовой гранью 5. Одновременно с этим через бетонную смесь прессующее давление передается на внутреннюю поверхность металлической трубчатой оболочки 1, обеспечивая предварительное напряжение последней в поперечном направлении, что приводит к созданию объемного напряженного состояния бетонного тела 3. Также при этом происходит напряжение в металлических торцевых пластинах 2 вдоль продольной оси элемента, в результате чего обеспечивается повышение несущей способности элемента при сжатии. После этого кондуктора удаляют и выдерживают строительный элемент в вертикальном положении до набора бетонным телом 3 требуемой прочности, после чего этот элемент в виде стойки готов к использованию. При этом нанесение резьбы 8 или разделку кромок 9 на концевых цилиндрических участках 6 производят либо предварительно перед внедрением продольной арматуры в бетонную смесь, либо после набора бетонным телом 3 требуемой прочности.
Таким образом, несущая способность строительного элемента при внецентренном сжатии примерно на 5-20% выше несущей способности строительного элемента, взятого за прототип.