СКРЫТОЕ КОНСОЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
CONCEALED CANTILEVERED CONNECTION

Настоящее изобретение относится к скрытому консольному соединению, которое используется в соединениях между вертикальным и горизонтальным элементами каркаса здания, и в особенности в соединениях сборного бетонного каркаса, где горизонтальный элемент каркаса, такой как бетонная балка заводского изготовления, соединяется и крепится к вертикальному элементу каркаса, такому как бетонная колонна заводского изготовления, посредством передающего нагрузку соединения. Скрытое консольное соединение может также использоваться на основании тех же принципов соединения балки и колонны, относящихся, например, к сборно-монолитной железобетонной конструкции каркаса.
В несущих каркасах домов, изготовленных из бетонных элементов, используются балки и колонны заводского изготовления. Балки обычно являются бетонными элементами, длина которых соответствует только одному пролету между колоннами. Колонны в большинстве случаев являются бетонными элементами заводского изготовления, высота которых соответствует нескольким этажам. Эти элементы каркаса соединяют между собой на строительной площадке в процессе строительства, устанавливая сначала колонны заводского изготовления и затем монтируя между колоннами балки заводского изготовления. Балки заводского изготовления соединяют с колоннами заводского изготовления посредством литых бетонных скоб, которые были выполнены на колоннах уже во время литья. Балку монтируют и крепят на этой скобе, выполненной на колонне. Этот способ является дорогостоящим и трудным в выполнении, поскольку требует сложного литейного оборудования для заводского изготовления колонны. Кроме того, в большинстве случаев скоба под балкой остается открытой внешним воздействиям, если только под бетонной плитой не строится пониженный потолок. Эта скоба колонны требует большого пространства, обычно 300-600 мм, что необходимо учитывать при выборе высоты этажа здания. Поэтому это часто бывает архитектурной проблемой. Кроме того, в технологии предварительного изготовления конструкционного элемента детали, выступающие из формы, связаны с довольно высокими затратами.
Известна также скрытая консольная конструкция, которая может использоваться вместо описанного выше решения и которая не требует отливки в виде консолей или аналогичных скоб, позволяя вместо этого поместить все соединение внутри балки так, чтобы не оставалось открытыми никаких выступающих деталей соединения. Это позволяет снизить издержки производства и добиться улучшенного в архитектурном отношении решения. Одно связанное со скрытой консолью решение описано в описании FI 83358, в котором колонна заводского изготовления содержит металлический консольный элемент, а балка заводского изготовления имеет соответствующую крепежную деталь. Крепежная деталь состоит из металлического соединительного паза, выполненного на конце балки, а нижняя и боковые поверхности паза совмещаются и поддерживаются консольным элементом колонны для восприятия момента, образуемого весом балки и внецентренной нагрузкой. Консольный элемент крепится винтами к пластине, заделанной в литую колонну. В WO 02/33185 описано также решение со скрытой консолью, в котором консольный элемент крепится винтами к пластине, заделанной в колонну.
Задачей настоящего изобретения является создание нового типа скрытого консольного соединения. Скрытое консольное соединение согласно настоящему изобретению состоит из трех стальных деталей заводского изготовления, посредством которых может быть выполнено соединение между балкой заводского изготовления и колонной заводского изготовления после литья бетонных элементов заводского изготовления. Стальную деталь устанавливают в форме для колонны заводского изготовления и заделывают в колонну в процессе литья последней. Заделанный в колонну стальной соединительный элемент совершенно не выступает из поверхности колонны. Соединительный элемент колонны снабжен отверстием, в котором установлен соединительный переходник. Другой конец балки заводского изготовления снабжен другим соединительным элементом соответствующего типа, который устанавливают в форме для балки заводского изготовления и заделывают в колонну в процессе литья балки. И этот соединительный элемент не имеет частей, выступающих из балки. Соединительный элемент балки также имеет отверстие, в котором крепится соединительный переходник, соединяющий балку и колонну.
Фактическое соединение между балкой и колонной заводского изготовления образуется на строительной площадке с использованием третьей детали, соединительного переходника, связывающего соединения. Этот соединительный переходник является отдельной деталью и имеет форму, позволяющую вставить его в отверстия в соединительных элементах балки и колонны. Соединительный переходник, связывающий соединительные элементы, монтируется в соединительном элементе колонны заводского изготовления перед монтажом балки заводского изготовления, и фиксируется на месте без использования каких-либо винтов или других крепежных изделий. Балка монтируется таким образом, что продолжает опираться на переходник, связывающий соединения, вследствие чего соединение готово нести нагрузку.
Признаки соединительного узла согласно настоящему изобретению подробно представлены ниже в формуле изобретения.
Благодаря допускам, требующимся при изготовлении и установке каркаса из бетонных элементов, скрытое консольное соединение согласно настоящему изобретению должно также регулироваться таким образом, чтобы допустить устранение варьирования размеров, происходящего при изготовлении и установке элементов заводского изготовления при выполнении консольного соединения. Возможность регулирования соединения является основным требованием, которое должно быть выполнено для выполнения монтажа каркаса из крупных элементов заводского изготовления без затруднений и с точным соблюдением проектных размеров. Отклонения размеров каркаса здания появляются на конце балки в виде смещений в направлении трех главных осей координат и в виде скручивания колонны и балки относительно их продольных осей. Необходимо иметь возможность регулирования скрытого консольного соединения в процессе монтажа в направлениях этих трех отклонений размеров и относительно трех направлений скручивания. Консольные соединения регулируют путем использования следующих решений. Смещение в направлении продольной оси балки регулируют путем использования зазора, выполненного между деталью балки и деталью переходника. Смещение по горизонтали конца балки регулируют посредством регулировочных прокладок различной толщины, помещенных внутри соединительного элемента и применяемых для перемещения балки в сторону по горизонтали. Скручивание вокруг продольной оси балки регулируют посредством расклинивающих деталей, которые используют для окончательной фиксации соединения на месте. Смещение конца балки по вертикали регулируют посредством соединительных элементов, которые устанавливают на соединительный переходник. После завершения регулировки соединения внутреннюю область соединения внутри балки заливают бетоном, так что этот бетон гарантирует, что детали, используемые для регулирования, останутся на месте, а также служит защитой соединения от огня.
Хотя требуется, чтобы соединение поддавалось регулированию, соединение должно также обладать способностью передавать усилия во всех трех направлениях регулирования. Этого достигают путем фиксации всех степеней свободы смещения и скручивания соединения после регулирования. Однако, поскольку консольное соединение в крайней ситуации применения действует как коленчатое соединение для вертикальных нагрузок, приложенных к балке, конец балки должен иметь возможность поворота в направлении по вертикали даже после заливки соединения бетоном.
Ниже изобретение будет описано подробно с помощью примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 представлен вид сбоку части консоли согласно настоящему изобретению, предназначенной для размещения в бетонной колонне заводского изготовления и имеющей квадратное или прямоугольное поперечное сечение;
на фиг.2 представлена часть консоли согласно настоящему изобретению, предназначенной для размещения в бетонной колонне заводского изготовления и имеющей квадратное или прямоугольное поперечное сечение, наблюдаемая с передней стороны поверхности соединения;
на фиг.3 представлена консоль согласно настоящему изобретению, размещенная в колонне заводского изготовления, наблюдаемая сверху, а на фиг.3А показано то же самое в частичном продольном разрезе при наблюдении сверху;
на фиг.4 представлен вид сбоку части консоли согласно настоящему изобретению, предназначенной для размещения в конце бетонной балки заводского изготовления;
на фиг.5 представлен вид сверху части консоли согласно настоящему изобретению, предназначенной для размещения в конце бетонной балки заводского изготовления;
на фиг.6 представлена часть консоли согласно настоящему изобретению, предназначенной для размещения в бетонной балке заводского изготовления, в частичном продольном разрезе, наблюдаемая с задней стороны поверхности соединения;
на фиг.7 показан вид сбоку соединительного элемента, соединяющего части консоли;
на фиг.8 показан вид спереди соединительного элемента, соединяющего части консоли;
на фиг.9 показано, каким образом части консоли бетонной колонны заводского изготовления и бетонной балки заводского изготовления совмещаются, образуя функциональную скрытую консоль; и
на фиг.10 представлены регулирующие элементы, необходимые при регулировании в процессе монтажа скрытой консоли до установки консольного соединения на место.
На фиг.1-3 и 3А изображен соединительный элемент скрытого консольного соединения согласно настоящему изобретению, который помещен в форму для отливки колонны и заделан в колонну во время литья. Соединительный элемент состоит из следующих компонентов. Компонент 1 является базовой пластиной соединительного элемента колонны и состоит из двух пластин, соединенных между собой по существу в прямоугольной форме, причем верхняя из указанных пластин снабжена прямоугольным отверстием 1а, и в это отверстие 1а вставлен выступ 22 соединительного элемента балки (фиг.7). Компонентами 2 являются прямые рифленые стальные стержни, которые используются в качестве анкеров для передачи усилий на колонну. Обычно используют 1-3 стержня. Компонент 2 сходится с компонентом 1. Компонент 3 является защитным кожухом, защищающим соединение. Он выполнен из гнутого стального листа и прикреплен к компонентам 1, 4 и 5 таким образом, что компоненты 1-5 образуют коробчатую полость 3а. Компонент 4 состоит из прямоугольного стального листа, который прикреплен к компонентам 1, 3 и 5 и который имеет в своей средней части прямую сквозную щель 6, а соединительный элемент 21 (фиг.7) вставляют в это отверстие. Компонент 7, который выполнен из стальной арматуры железобетона и имеет на одном конце расширенную коническую головку 8, образует часть, прикрепляющую соединение к колонне. Компонент 5 образует верхнюю поверхность полости кожуха 3а. Он является прямоугольной пластиной с прямоугольным отверстием 9 и буртиком 10, который взаимодействует с уступом 23 (фиг.7) соединительного переходника, связывающего поддерживаемые соединения.
На фиг.4-6 изображен соединительный элемент, выполненный с возможностью размещения в форме для литья балки заводского изготовления для скрытого консольного соединения согласно настоящему изобретению и встраивания в балку заводского изготовления во время литья, причем указанный соединительный элемент состоит из следующих компонентов. Компонент 41 является прямоугольной торцевой пластиной соединения с вырезом, которая помещена на одном уровне с концом балки заводского изготовления. В центральной части компонента 41 имеется прямоугольный, открытый книзу паз 42, причем верхний край паза снабжен упорным элементом 43, который опирается на верхнюю поверхность 24 соединительного переходника (фиг.7). Компонент 40 является опорной пластиной на верхнем краю компонента 41. Компонент 44 является пластинчатым кожухом, образующим открытую книзу полость 44а. Компонентами 45 и 46 являются прямые рифленые стальные стержни, которые заделаны в соединительные элементы 47 и 48. Компонент 47 является нижней опорной пластиной соединения, окружающей открытую полость 44а. Компонент 48 является верхней опорной пластиной соединения и снабжен сквозным прямоугольным проемом 49. Кожух 44 имеет упорные поверхности 20, на которые опираются опорные блоки 26 (фиг.8) соединительного переходника.
На фиг.7 и 8 представлен соединительный переходник, соединяющий находящиеся на колонне и балке детали скрытого консольного соединения согласно настоящему изобретению. Тело 21 переходника имеет форму пластины, которая выполнена с возможностью ее размещения в отверстии 6 и пазу 42 двух противоположных деталей. Тело 21 переходника содержит деталь 22 типа скобы, которая взаимодействует с упорным элементом 1а колонны и деталью 23 типа скобы, которая взаимодействует с упорным элементом 10 колонны. Тело 21 переходника имеет уступ 24, на который накладывается компонент 43. Тело переходника содержит фасонный опорный блок 26 типа пластины, который накладывается на упорные поверхности 20 детали балки. Тело 21 переходника содержит прямоугольную деталь 32, которая крепится посредством компонентов 33 к телу 21 переходника. Тело 21 переходника содержит элемент зацепления 31, имеющий закругленные кромки с обеих сторон. Элемент зацепления 31 взаимодействует с пластиной 40 балки. Передняя поверхность элемента зацепления 31 снабжена покрытием 36, выполненным из мягкого и сжимаемого материала, который по замыслу должен допускать скручивание соединения в ситуации конечного применения. Поверхность 25 тела переходника покрыта материалом, препятствующим прилипанию бетона к поверхности.
На фиг.9 иллюстрируется ситуация, при которой происходит установка консольного соединения. Соединительный переходник устанавливается внутри детали колонны таким образом, что упорная поверхность 22 соединительного переходника взаимодействует с упорными поверхностями 1 и 1а детали колонны, а уступ 23 переходника вставляют в отверстие 9 компонента 5, и уступ 23 взаимодействует с буртиком 10. Балку заводского изготовления устанавливают, опуская ее сверху прямо вниз так, что тело 21 переходника входит в паз 42 компонента 41.
Регулировка консольного соединения в процессе монтажа выполняется с использованием регулировочных элементов, представленных на фиг.10. Элементы 27 типа пластин размещают против упорных поверхностей 20 внутри кожуха 44 детали балки. Толщина и положение пластин 27 могут варьироваться в зависимости от требующейся доковой регулировки соединения. Клиновидные детали 28 размещают внутри кожуха 44 детали балки, и они взаимодействуют с регулировочными элементами 27 и опорной пластиной 25 и 31 соединительного переходника. Горизонтальное смещение соединения и продольное смещение балки регулируют посредством соединительных элементов 27 и 28.
Регулировка соединения по вертикали осуществляется посредством соединительного элемента 32 соединительного переходника 21. Путем регулировки высоты этого элемента можно регулировать положение по вертикали всего соединения.
Защита соединения от огня выполняется путем установки посредством соединительного элемента 35 фасонного элемента 34, выполненного из огнестойкого материала в открытом книзу кожухе 42 детали балки. Защита от огня может также обеспечиваться путем заполнения кожуха 42 детали балки бетоном. Для того чтобы гарантировать способность детали балки функционировать после литья в качестве сочлененного соединения, поверхности 25 соединительного переходника 21 обрабатывают материалом, препятствующим прилипанию бетона, а переднюю поверхность зацепления 31 снабжают покрытием, выполненным из упругого материала. Покрытие 25 и материал 35 допускают скручивание соединения относительно вертикальной оси.
Изобретение не ограничивается вариантом реализации, описанным выше, наоборот, оно может варьироваться в пределах объема формулы изобретения, представленной ниже. Так, колонна может также иметь круглое поперечное сечение, и в этом случае соответствующие части скрытого консольного соединения приспособлены к форме колонны и к форме различных частей консоли и поэтому не ограничиваются вариантами формы, описанными выше.