УСИЛЕННАЯ КОЛОННА ДЛЯ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ (ВАРИАНТЫ)

Заявляемая полезная модель относится к строительным конструкциям и используется в качестве усиленных колонн при возведении высотных зданий.
Из уровня техники известна сборная колонна, применяемая для железобетонных каркасных зданий, строительство которых соответствует конструктивной индустриально-монтажной системе (ИМС). Колонна выполнена в виде бетонного бруса, армированного ребристой арматурой, представляющей собой продольные стальные стержни и проволоку, соединенные между собой посредством неразъемного сварного соединения или ручной вязки. Высота колонн соответствует одно-, двух- или трехэтажному уровню здания. Колонны имеют квадратное поперечное сечение (см. проект Югославского института испытания материалов Республики Сербия, ИМС. Югославия, г. Белград, 1986 г.).
Данная конструкция принята в качестве ближайшего аналога - прототипа.
Недостатки известной колонны обусловлены тем, что при строительстве высотных зданий и сооружений, в том числе, высотой 18-26 и более этажей, ее использование возможно только при значительном увеличении габаритов, в частности, площади поперечного сечения, а это, в свою очередь, затрудняет транспортировку колонны к месту назначения и ее монтаж, а также негативно влияет на внешний вид возводимого здания с точки зрения архитектуры.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности, несущей способности и жесткости колонны без увеличения площади ее поперечного сечения при возведении зданий и сооружений, высота которых превышает 25-30 этажей.
Указанный технический результат по первому варианту полезной модели достигается тем, что усиленная колонна для высотных зданий в виде железобетонной конструкции, включающей армирующие элементы, в качестве которых используют продольные металлические стержни, согласно полезной модели дополнительно оснащена металлическим каркасом, образованным связанными между собой посредством ребер жесткости угловыми элементами, в которых установлены стояки с, по меньшей мере, одним армирующим элементом, при этом на боковых гранях колонны и дополнительно установленных на каждом торце плитах выполнены сквозные, а в нижней части колонны - глухие отверстия.
Указанный технический результат по второму варианту полезной модели достигается тем, что усиленная колонна для высотных зданий в виде железобетонной конструкции, включающей армирующие элементы, в качестве которых используют продольные металлические стержни, согласно полезной модели дополнительно оснащена металлическим каркасом, образованным связанными между собой посредством ребер жесткости угловыми элементами, в которых установлены стояки с, по меньшей мере, одним армирующим элементом, при этом в углах верхнего торца колонны закреплены профильные накладки, на дополнительно установленной на нижнем торце плите и боковых гранях выполнены сквозные, а в нижней части колонны - глухие отверстия.
Стояки выполнены в виде труб с профильной поверхностью, преимущественно, ребристой.
Ребра жесткости выполнены в виде пластин. Плиты выполнены металлическими.
Использование первого или второго варианта предлагаемой к защите полезной модели определяется в зависимости от высоты проектируемого объекта (количества этажей), высоты самого этажа, а также пролетами между колоннами.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где
Фиг. 1 - схема расположения колонны относительно плит перекрытия;
Фиг. 2 - продольный разрез колонны по первому варианту;
Фиг. 3 - продольный разрез колонны по второму варианту;
Фиг. 4 - поперечный разрез колонны по первому и второму вариантам;
Фиг. 5 - фрагмент поперечного разреза колонны при размещении в стояке трех армирующих стержней.
Заявляемая усиленная колонна для высотных зданий по первому и второму вариантам представляет собой железобетонную конструкцию, включающую армирующие элементы, в качестве которых используют продольные металлические стержни 1. Внутри колонны размещен металлический каркас, образованный L-образными угловыми элементами 2, связанными между собой посредством ребер жесткости 3 в виде пластин. Угловые элементы 2 устанавливают в углах колонны от нижнего торца колонны и до участка соединения колонны с перекрытиями. Предпочтительно, чтобы стороны угловых элементов 2 были сонаправлены со сторонами колонн, что позволяет упростить процесс соединения ребер жесткости 3 с угловыми элементами 2, в частности, с помощью сварки.
В каждом угловом элементе 2 расположен стояк в виде трубы 4, имеющей профильную, преимущественно ребристую поверхность, при этом в каждой трубе 4 размещен, по меньшей мере, один арматурный стержень 1. В случае размещения в трубе 4 нескольких стержней, их соединяют между собой в пучки вдоль продольной оси (фиг. 5). Преимущественно применяют стержни диаметром более 25 мм.
Торцы колонны по первому варианту снабжены плитами: верхней 5 и нижней 6, в которых выполнены соосные сквозные отверстия (на чертеже не показаны), причем в плите 5 выполнены отверстия, служащие для пропуска арматурных стержней, а в плите 6 - для пропуска арматурних стержней 1 и труб 4.
В нижней части колонны выполнены продольные глухие отверстия (пазы) 7, расположенные коаксиально отверстиям плит 5 и 6 и служащие для размещения в них труб 4. При этом длина глухих отверстий 7 и труб 4 приблизительно равна половине длины колонны.
По второму варианту на верхнем торце колонны вместо плиты 5 закреплены профильные накладки 8 (фиг. 3).
Для соединения колонны и плит перекрытий 9 в верхней части боковых сторон (граней) колонны на уровне, совпадающем с уровнем перекрытий, выполнены сквозные отверстия 10, служащие для пропуска напрягаемой арматуры 11 через полости 12, расположенные между перекрытиями, при этом пропуск арматуры осуществляют в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Угловые элементы 2, ребра жесткости 3, плиты 5, 6, и профильные накладки 8 изготавливают, преимущественно, из мягкой углеродистой стали, имеющей предел прочности на растяжение 240-280 МПа.
При стыковке нижней и верхней колонн устанавливают металлическую прокладку 13.
Полезная модель по второму варианту снабжена плитой 6, расположенной на нижнем торце.
Установку и монтаж колонн на месте строительства осуществляют следующим образом.
Колонну с помощью подъемного крана подают к месту монтажа. Стакан фундамента или фундаментную плиту (на чертеже не показаны) во время заливки бетоном армируют стальными стержнями и трубами, параметры и расположение которых совпадает с параметрами и расположением продольных стержней 1 и стояков - труб 4.
Выпускаемые концы арматурных стержней и труб стакана фундамента или фундаментной плиты заводят в глухие отверстия 7 колонны первого этажа, благодаря чему осуществляется установка и фиксация колонны.
При наращивании колонн выпуски продольных стержней 1 и труб 4 нижней колонны пропускают в глухие отверстия 7 верхней колонны.
Между нижней и верхней колоннами устанавливают стальную прокладку 13.
Трубы 4, глухие отверстия 7 верхней колонны, а также зазор между колоннами заполняют массой высокой прочности, например, бетоном.
Сборные плиты перекрытий 9 с угловыми вырезами в местах примыкания к колоннам монтируют на временных монтажных опорах (на чертеже не показаны). Между колонной и плитами перекрытий 9 оставляют технологической зазор 14 шириной 1,5-2,5 см, который до напряжения арматуры 11 заполняется бетоном, причем марка бетона, используемого для заполнения, совпадает с маркой бетона, из которого изготовлены колонны и плиты (зазор 14 на Фиг. 2 и Фиг. 3 показан горизонтальной штриховкой). Через сквозные боковые отверстия 10 в колоннах и вдоль пространства между плитами перекрытия протягивают напрягаемую арматуру 11 по всем продольным и поперечным осям здания и производят ее натяжение с помощью домкратов. Затем полости 12, в которых размещена напрягаемая арматура 11, заливают бетоном.
Далее колонну освобождают от временного закрепления (расстроповывают).
Преимущества заявляемой к защите полезной модели связаны с ее повышенной надежностью, несущей способностью и жесткостью, при этом не требуется увеличение габаритов конструкции, в частности, площади ее поперечного сечения при возведении зданий и сооружений, высота которых превышает 25-30 этажей.