Стыковое соединение сборных железобетонных колонн для сейсмических районов строительства

Предлагаемая полезная модель направлена на создание жесткого бессварного стыкового соединения сборных железобетонных колонн «штепсельного» типа за счет обеспечения надежной анкеровки рабочих продольных стержней при использовании любых видов растворов замоноличивания с одновременным снижением металлоемкости.

Стыковое соединение сборных железобетонных колонн включает их торцы, содержащие в одной колонне выпуски рабочей арматуры, а в другой колонне - скважины, в которые вставлены и замоноличены закладные детали из стальных уголков, привариваемые электросваркой к продольной рабочей арматуре колонн с последующим их соединением накладными уголками сваркой.

Предлагаемая конструкция стыкового соединения позволяет создать стык повышенной сдвиговой и изгибной жесткости, способный воспринимать сейсмические воздействия, отвечая требованиям норм на проектирование зданий и сооружений для сейсмических районов строительства, сократить срок приложения эксплуатационных нагрузок, осуществлять производство работ в зимнее время, отложив инъекцию раствора на теплый период строительства. Для обеспечения соосности колонн и требуемой толщины горизонтального шва используется центрирующая прокладка. Проектная работоспособность стыка наступает после набора прочности раствора замоноличивания.

Полезная модель относится к области строительства и предназначена для устройства бессварного стыкового соединения сборных железобетонных колонн «штепсельного» типа.

В нормативной литературе представлен бессварной контактный стык колонн с установкой центрирующего стержня, пересекающего горизонтальный шов. При этом стыковка и взаимное центрирование колонн осуществляется путем установки стального стержня в специальные отверстия в стволе верхней и нижней колонн (Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения» к СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» М., 1986, с.170).

Недостатком этого устройства является отсутствие связей между стержнями рабочей арматуры колонн и как следствие восприятие стыком только сжимающих и сдвигающих усилий.

Известен клеевой бессварной стык, применяемый в гражданском и промышленном строительстве, в котором продольные стержни колонн соединены с помощью муфт из стальных трубок путем обжатия последних или устройства сварных швов, что обеспечивает включение в работу трубок и восприятие стыком изгибающих моментов, поперечных и осевых сил (Рекомендации по проектированию и выполнению контактных стыков с обрывом арматуры в железобетонных колоннах многоэтажных зданий. НИИЖБ, М., 1985, с.45).

К основным недостаткам этого вида соединения колонн можно отнести высокую металлоемкость, потребность в дополнительном механизированном оборудовании и наличие сварочных работ.

Наибольшее распространение среди контактных стыков колонн получили сварные стыки. Для их устройства необходима ванная сварка выпусков продольной арматуры квалифицированными рабочими и последующее замоноличивание полостей мелкозернистым бетоном. (Сборник научных работ. Под ред. Васильева А.П. Стыки сборных железобетонных конструкций. НИИЖБ, М., 1970, с.75).

К основным недостаткам этого вида стыка можно отнести: местную передачу сжимающих напряжений; наличие мокрого процесса как отдельного вида работ, сложная технологическая цепочка устройства стыка усложняет процесс монтажа и приводит к повышенной вероятности появления дефектов, в том числе из-за температурного удлинения выпусков продольной арматуры; высокую трудоемкость, пооперационный контроль при производстве работ.

Наиболее близким к заявленной модели по технической сущности и достигаемому результату является стыковое соединение, описанное в заявке на изобретение RU 2007133819/03, МПК Е04В 1/36, 20.03.2009 Бюл. 8, включающее концевые участки стыкуемых колонн, содержащие косвенное армирование в виде поперечных сеток, скважин в нижележащей части колонны, заполненных цементными или полимерными растворами, в которых размещены рабочие продольные стержни верхней части колонны. Скважина представляет собой отформованную в процессе бетонирования полость, образуемую с помощью извлекаемого по окончанию формования пустотообразователя, имеющую цилиндрическую, конусообразную или многогранную форму с гладкой или ребристой боковыми поверхностями.

К недостаткам такого конструктивно-технологического решения стыкового соединения можно отнести: трудоемкую технологию производства, не соответствие анкеровки продольной рабочей арматуры в скважине нормативным требованиям при использовании цементно-песчаных растворов; наличие концентраций напряжений в бетоне защитного слоя и раннее его повреждение; завышенная металлоемкость из-за обрыва продольных рабочих стержней колонн и необходимость их альтернативной замены. Такое решение не соответствует нормативным требованиям для сейсмических районов.

Предлагаемая полезная модель направлена на создание стыкового соединения сборных железобетонных колонн, способного воспринимать сжимающие, сдвиговые и изгибные усилия при сейсмических воздействиях. Результат достигается тем, что в стыковом соединении сборных железобетонных колонн для сейсмических районов строительства, включающем концевые участки стыкуемых колонн, имеющие косвенное армирование, их торцы с выпусками стержней продольной рабочей арматуры в одной колонне, вставленные и замоноличенные в скважины смежной колонны, согласно полезной модели, концевые участки стыкуемых колонн снабжены закладными деталями, приваренными к продольной рабочей арматуре и соединительными элементами, приваренными к закладным деталям. Указанный эффект достигается за счет устройства в колоннах закладных деталей и их соединения стальной арматурой круглого сечения или пластин, площадь сечения которых определяется расчетом по прочности и деформативности, что обеспечивает нормативные требования по совместной работе рабочей продольной арматуры и ее анкеровке при сейсмических воздействиях.

Полезная модель показана на чертежах.

На фиг.1 приведены торцевые участки колонн штепсельного стыка с закладными деталями и элементы для их соединения, на фиг.2 - вид стыка после монтажа.

Стыковое соединение сборных железобетонных колонн для сейсмических районов строительства включает концевые участки стыкуемых колонн 1 и 2, имеющие сетки косвенного армирования 3. Торец колонны 1 выполнен с выпусками продольной рабочей арматуры 4. В стволе колонн 2 выполнены скважины 5, имеющие отверстия 6 для инъекции в нее раствора. Внутри скважины 5 находится продольная рабочая арматура 7 колонны 2. Площадь сечения продольной рабочей арматуры 4 и 7 колонн 1; 2 определяется расчетом по прочности и деформативности с условием обеспечения нормативных требований по их совместной работе и анкеровке при сейсмических воздействиях.

К продольной рабочей арматуре 4 и 7 приварены закладные детали 8, например, из стальных уголков.

Стыковое соединение снабжено соединительными элементами 9, выполненные, например, из стальных уголков, приваренными электросваркой к закладным элементам 8. Стык замоноличивают раствором 10 через отверстия 6. Для обеспечения соосности колонн и требуемой толщины горизонтального шва в процессе монтажа стыкового соединения между колоннами 1 и 2 предусмотрена центрирующая прокладка 11.

Монтаж стыкового соединения сборных железобетонных колонн для сейсмических районов строительства производят следующим образом. Последовательно устанавливают колонну 2, затем колонну 1, приваривают элементы 9 к закладным деталям 8, инъецируют раствор в скважины 5 через отверстия 6. Контроль качества заполнения определяется выходом раствора из горизонтальной части стыка.

Приведенная выше конструкция стыкового соединения «штепсельного» типа позволяет создать узел с повышенной сдвиговой и изгибной жесткостью для сопротивления сейсмическим нагрузкам, обеспечить восприятие растягивающих усилий, использовать для инъекции различные растворы, в т.ч. цементно-песчаные, сократить срок приложения эксплуатационных нагрузок, осуществлять производство работ в зимнее время, отложив инъекцию раствора на теплый период строительства.

Стыковое соединение сборных железобетонных колонн для сейсмических районов строительства, включающее концевые участки стыкуемых колонн, имеющие косвенное армирование, их торцы с выпусками стержней продольной рабочей арматуры в одной колонне, вставленные и замоноличенные в скважины другой колонны, отличающееся тем, что концевые участки стыкуемых колонн снабжены закладными деталями, приваренными к продольной рабочей арматуре, и соединительными элементами, приваренными к закладным деталям.